[发明专利]一种机械球磨制备纳米氢氧化镁包裹四氧化三铁复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种机械球磨制备纳米氢氧化镁包裹四氧化三铁复合材料的方法，属于功能材料的制备技术领域。本发明的技术方案要点为：将10重量份的氧化镁粉末和2.85～4.60重量份的四氧化三铁粉末置于行星式球磨机的球磨罐中，再加入40～60重量份的室温去离子水和500重量份的研磨球；用行星式球磨机以500r/min的转速球磨1h，球磨期间每隔30min加入10～20重量份的室温去离子水；取出球磨后得到的浆液并于120℃真空干燥至样品恒重即得纳米氢氧化镁包裹四氧化三铁复合材料。本发明制得的纳米氢氧化镁包裹四氧化三铁复合材料稳定性好、成本低廉且工艺简单，有利于大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于功能材料的制备技术领域，具体涉及一种机械球磨制备纳米氢氧化镁包裹四氧化三铁复合材料的方法。

背景技术

纳米氢氧化镁作为一种重要的无机阻燃剂和水处理剂，在消防建材及环境污染治理等领域得到了广泛的应用，主要包括阻燃抑烟、酸性废水处理、重金属脱除、印染废水脱色处理、废水脱磷、脱铵和烟气脱硫等方面。另外，纳米氢氧化镁对无机和有机污染物具有良好的吸附效果，是极具发展潜力的绿色安全吸附剂。但作为污水处理剂和吸附剂，纳米氢氧化镁存在分离困难、回收率低等缺点。四氧化三铁是重要的磁性材料，由于其独特的物理性质和出色的表面化学性质而在材料领域中有诸多应用。将磁性四氧化三铁分散嵌入到纳米氢氧化镁中，赋予其磁性，可在外加磁场下显著提高其回收率，是解决其难分离、回收率低这一问题的有效途径。四氧化三铁分散嵌入到纳米氢氧化镁中形成的复合物可称为纳米氢氧化镁包裹四氧化三铁复合物，简写为Fe₃O₄@Mg(OH)₂。

此复合物可潜在应用于物质的吸附分离。一方面，利用纳米氢氧化镁优异的吸附性能，可以针对重金属离子（如铬酸根离子）或有机物（如甲基橙）进行吸附去除；另一方面，基于Fe₃O₄的磁分离，使得整个吸附分离的成本更经济高效，操作更简单快捷。Fe₃O₄@Mg(OH)₂复合物的传统制备方法有共沉淀法和声化学法等，共沉淀法是在磁性基质颗粒存在下，镁盐溶液与共沉淀剂（如碱）发生共沉淀反应，在磁性基质颗粒表面生成Mg(OH)₂，形成Fe₃O₄@Mg(OH)₂复合物；声化学法是首先通过声化学方法合成Fe₃O₄纳米颗粒，接着在超声波作用下，在磁铁矿核上合成氢氧化镁壳，形成Fe₃O₄@Mg(OH)₂复合物。这些传统方法存在反应时间长、反应温度高且产生大量污水等问题。因此，研发过程简便、环境友好的Fe₃O₄@Mg(OH)₂复合物的制备方法具有重要的应用价值。

发明内容

本发明解决的技术问题是以氧化镁和四氧化三铁为原料，提供了一种工艺简单、原料易得且成本低廉的机械球磨制备纳米氢氧化镁包裹四氧化三铁复合材料的方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种机械球磨制备纳米氢氧化镁包裹四氧化三铁复合材料的方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S1：将10重量份的氧化镁粉末和2.85～4.60重量份的四氧化三铁粉末置于行星式球磨机的球磨罐中，再加入40～60重量份的室温去离子水和500重量份的研磨球；

步骤S2：用行星式球磨机以500r/min的转速球磨1h，球磨期间每隔30min加入10～20重量份的室温去离子水；

步骤S3：取出球磨后得到的浆液并于120℃真空干燥至样品恒重即得纳米氢氧化镁包裹四氧化三铁复合材料。

本发明在球磨过程中，氧化镁粉末、四氧化三铁粉末与研磨球及研磨罐之间发生激烈碰撞，产生大量热量使得氧化镁与水反应生成纳米氢氧化镁，并且将四氧化三铁包裹。