一种高比表面积氟化镁的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高比表面积氟化镁的制备方法，包括：使镁源水溶液和氟源水溶液混合，所得混合液中还含有碳源，所述的碳源为蔗糖、葡萄糖、糠醇、P123、聚乙烯醇、酚醛树脂中的一种或几种的混合物，碳源和镁源的摩尔比以C：Mg计为1～10:1，搅拌下充分反应后静置老化除去水分得到含碳源的氟化镁前驱体，再将含碳源的氟化镁前驱体在含氧气氛中预碳化，然后在惰性气氛中碳化得到掺杂炭的氟化镁，最后通过在含氧气氛中高温脱除炭得到氟化镁产品。本发明专利技术制备方法简单、生产成本低、环保压力小、易于操作和控制、对装置腐蚀性小，具有良好的经济效益，环保效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氟化镁的制备方法，尤其涉及。 技术背景 氟化镁是工业生产中重要的原材料，广泛地应用于陶瓷、玻璃制造；在冶金工业中作助熔剂；在光学中作涂层、膜材料或荧光材料。尤其是热压氟化镁材料，由于其在中波红外波段有极高的红外透过率；较高的机械强度和抗热冲击性；较小的介电常数和介电损耗以及各向同性等诸多特点，是良好的中波红外窗口、整流罩材料和中波红外/毫米波(微波)复合天线罩材料，广泛用于红外制导、红外成像制导、红外/毫米波(微波)复合制导以及飞机红外吊舱、光电雷达等红外跟踪、探测、制导系统中。同时氟化镁具有非常好的耐腐蚀性、高稳定性等特点，可以作为催化剂或载体用于具有特殊环境的催化反应中，如含腐蚀性气体氟化氢的反应，例如氟氯烃(CFCs)、氢氟烃(HCFCs)的生产过程中常用到的固体酸催化剂。目前工业上生产氢氟烃及氯氟烃的过程中通常会涉及到氟氯交换反应，常用的催化剂是氟化铝负载的铬基催化剂，但是铝基固体酸催化剂酸性较强，催化反应过程中容易结炭，使催化剂快速失活，影响催化剂寿命。而氟化镁作为载体制备催化剂时，具有中等强度的酸中心，在氟氯交换反应中具有更好的稳定性和使用寿命，因此具有更好的应用前景。 研究表明氟氯交换反应是一个典型的酸催化反应，当氟化镁作为氟化催化剂载体时，其比表面积与催化剂的活性密切相关，氟化镁的比表面积越高时，其结晶度就越低，表面上的镁离子就会以多配位的形式存在，Lewis酸性位就越多，活性位的数目就越多。所以，合成高比表面积氟化镁的意义非常重大。 目前，国内外关于高比表面积纳米氟化镁的制备方法的文献较少，国内还没有相关专利。德国洪堡大学的Erhard Kemnitz教授以HF为氟源,在无水条件下,采用昂贵的有机镁(Mg (OMe) 2)，用微波辅助溶胶凝胶法制备出了微量的比表面积在150m2/g的HS-MgF2晶体。比利时布鲁塞尔大学的Wojciechowska教授等在氟化镁晶体中掺入高比表面积的氧化镁MgO,以提高比表面积,所得材料的比表面积可达126m2/g。新西兰的Wuttke教授等用氟化-水解两步法制备了含羟基的MgF2_x (OH)x,再经焙烧等步骤的处理，可生产出比表面积为120-150m2/g的金属氧氟化物。工业上氟化镁的生产通常采用氢氟酸和菱镁矿粉作为原料由沉淀法制备，其他还有微乳液法，溶胶-凝胶法和微波辅助沉淀法等。现有的沉淀法生产的MgF2是接近中性的固体物质，结晶度较高，比表面积较小(一般在50m2以下，有些仅为5-10 m2)。中国人民解放军第二炮兵工程学院的吴婉娥等以氯化镁和氟化铵为原料，采用直接沉淀法，在氮气气氛下，利用冷凝回流装置、超声波清洗器等设备制得一种球形纳米氟化镁颗粒，纯度较高。多氟多化工股份有限公司的李世江等以氟硅酸和氧化镁为原料，经过滤、浓缩、洗涤、水解、干燥等步骤制得高纯度的氟化镁。中国航天科技集团公司第五研究院的李中华等采用磁控溅射法用复合靶制备了 ITCVMgF2导电性复合涂层，其柔韧性好，对光线有增透的作用。到目前为止，关于氟化镁材料制备的专利主要集中在高纯度的氟化镁的制备和其在光学材料和膜材料上的应用，还没有高比表面氟化镁制备的专利，也没有将氟化镁作为催化剂载体或固体酸催化剂的专利。 综上所述，现有的高比表面积的氟化镁的制备方法，至少存在以下问题之一:(I)原材料昂贵:采用昂贵的有机镁源，2)生产或反应条件苛刻:在无水无氧的环境下进行反应，3)工艺流程复杂:在焙烧过程中添加适量的造孔剂。4)原料有强腐蚀性:对实验设备有强烈腐蚀性。所以使高比表面氟化镁产量小，工业放大困难，难以实现工业化。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的大多数方法制备的氟化镁的比表面积较低、制备工艺复杂、生产成本高、环保压力大、不便于操作与控制、对装置腐蚀性大的不足之处，提供一种制备方法简单、生产成本低、环保压力小、易于操作和控制、对装置腐蚀性小的制备高比表面积氟化镁的方法。 为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是: —种氟化镁的制备方法,包括:使镁源水溶液和氟源水溶液混合,所得混合液中还含有碳源，所述的碳源为蔗糖、葡萄糖、糠醇、P123、聚乙烯醇、酚醛树脂中的一种或几种的混合物，碳源和镁源的摩尔比以C:Mg计为I~10:1，搅拌下充分反应后静置老化除去水分得到含碳源的氟化镁前驱体，再将含碳源的氟化镁前驱体在含氧气氛中预碳化，然后在惰性气氛中碳化得到掺杂炭的氟化镁，最后通过在含氧气氛中高温脱除炭得到氟化镁产品。 本专利技术中，碳源的种类和加入量对于氟化镁产品结构具有重要影响，本专利技术优选的碳源为蔗糖。碳源可以以固体或者水溶液的形式加入，其可先原位加入镁源水溶液或者氟源水溶液中，或者直接加入两者的混合液中。 本专利技术中，镁源采用乙酸镁、草酸镁、硝酸镁、氯化镁中的一种或几种的混合物，优选下列一种或两者的混合物:乙酸镁、草酸镁。 [0011 ] 本专利技术中，氟源采用氟化铵、氟化钾、氟化钠中的一种或几种的混合物，优选为氟化铵。 本专利技术中，碳源和镁源的摩尔比以C:Mg计优选为3~6:1，更优选为4:1。 本专利技术中，镁源和氟源的摩尔比以Mg:F计优选为1:2。 本专利技术中，氟源与镁源的反应在20~80°C的温度条件下进行，反应时间为0.5~10小时，优选为2~10小时。 本专利技术中，含碳源的氟化镁前驱体的预碳化在含氧气氛中进行，所述的含氧气氛优选空气气氛或者含氧气体积浓度为I~50%的氧气和氮气的混合气氛，所述的预炭化优选在80~180°C的温度范围内进行，预炭化时间优选5~20小时。 本专利技术中，所述的碳化在惰性气氛中进行，所述惰性气氛优选氮气气氛或者惰性气体(例如氩气或氦气)气氛；所述的碳化优选在120~450°C (更优选300~400°C )的温度条件下进行，碳化时间优选I~10小时，更优选为2~5小时。 本专利技术中，所述的“高温脱除炭”在含氧气氛中进行，所述的含氧气氛优选空气气氛或者含氧气体积浓度为I~50%的氧气和氮气的混合气氛，反应温度优选250~500°C，更优选为350~500°C ;反应时间优选2~12小时，更优选4~6小时。 作为优选，本专利技术所述氟化镁的制备方法，按照如下步骤进行: (I)使镁源水溶液和氟源水溶液混合，所得混合液中还含有碳源，碳源和镁源的摩尔比以C:Mg计为I~10:1，搅拌下于20~80°C反应2~10小时，停止搅拌；所述的碳源采用蔗糖、葡萄糖、糠醇、P123、聚乙烯醇、酚醛树脂中的一种或几种的混合物；所述的镁源采用乙酸镁、草酸镁、硝酸镁、氯化镁中的一种或几种的混合物；所述的氟源采用氟化铵、氟化钾、氟化钠中的一种或几种的混合物； (2)将步骤(1)得到的反应液恒温静置老化除去水分，得到含碳源的氟化镁前驱体； (3)含碳源的氟化镁前驱体先在含氧气氛下于80~180°C预炭化5~20小时，再在惰性气氛下于300~400°C温度下碳化2-5小时，得到掺杂炭的氟化镁； (4)掺杂炭的氟化镁在含氧气氛下于250~500°C焙烧2~12小时除炭，得到氟化镁产品。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于: (I)本专利技术方法流程短，设备简单，在水溶液中进行，易于控制。 (2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氟化镁的制备方法，包括：使镁源水溶液和氟源水溶液混合，所得混合液中还含有碳源，所述的碳源为蔗糖、葡萄糖、糠醇、P123、聚乙烯醇、酚醛树脂中的一种或几种的混合物，碳源和镁源的摩尔比以C：Mg计为1～10:1，搅拌下充分反应后静置老化除去水分得到含碳源的氟化镁前驱体，再将含碳源的氟化镁前驱体在含氧气氛中预碳化，然后在惰性气氛中碳化得到掺杂炭的氟化镁，最后通过在含氧气氛中高温脱除炭得到氟化镁产品。

【技术特征摘要】
1.一种氟化镁的制备方法，包括:使镁源水溶液和氟源水溶液混合，所得混合液中还含有碳源，所述的碳源为蔗糖、葡萄糖、糠醇、P123、聚乙烯醇、酚醛树脂中的一种或几种的混合物，碳源和镁源的摩尔比以C:Mg计为I~10:1，搅拌下充分反应后静置老化除去水分得到含碳源的氟化镁前驱体，再将含碳源的氟化镁前驱体在含氧气氛中预碳化，然后在惰性气氛中碳化得到掺杂炭的氟化镁，最后通过在含氧气氛中高温脱除炭得到氟化镁产品。2.如权利要求1所述的氟化镁的制备方法，其特征在于:镁源采用乙酸镁、草酸镁、硝酸镁、氯化镁中的一种或几种的混合物，氟源采用氟化铵、氟化钾、氟化钠中的一种或几种的混合物。3.如权利要求1所述的氟化镁的制备方法，其特征在于:碳源和镁源的摩尔比以C=Mg计为3~6:1。4.如权利要求3所述的氟化镁的制备方法，其特征在于:碳源和镁源的摩尔比以C=Mg计为4:1。5.如权利要求1~4之一所述的氟化镁的制备方法，其特征在于:氟源与镁源的反应在20~80°C的温度条件下进行，反应时间为0.5~10小时。6.如权利要求1~4之一所述的氟化镁的制备方法，其特征在于:所述的含氧气氛是空气气氛或者含氧气体积浓度为I~50%的氮气气氛。7.如权利要求1~4之一所述的氟化镁的制备方法，其特征在于:所述的预炭化在80~180°C的温度范围内进行，预炭化时间为5~20小时； 所述的碳化在120~45...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑛，唐浩东，牛怀成，韩文峰，刘化章，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33