氢氧化镁及氧化镁制备和应用的研究进展

王禹博，马亚丽，2，3，徐少伟，王东意，于亚杰，曹笑宁，岳岩，邓晓阳，刘云义，2，3，李雪*，2，3

氢氧化镁及氧化镁制备和应用的研究进展

王禹博1，马亚丽1，2，3，徐少伟1，王东意1，于亚杰1，曹笑宁1，岳岩1，邓晓阳1，刘云义1，2，3，李雪*1，2，3

（1. 沈阳化工大学 化学工程学院，辽宁 沈阳 110142；2. 教育部资源化工与材料重点实验室，辽宁 沈阳 110142；3. 辽宁省化工应用技术重点实验室，辽宁 沈阳 110142）

氢氧化镁作为一种应用广泛的无机化工材料，受到国内学者们的广泛关注。综述了近年来氢氧化镁的主流制备方法和表面改性方法及主要应用，同时对高品质氧化镁的制备及应用进行了简要阐述。

氢氧化镁；表面改性；氧化镁

氢氧化镁作为一种环境友好型无机化工产品，具备热分解温度高、吸附能力较好、活性高等长处，可应用于航天、环保、阻燃剂等范畴。近年来为了打破美国、日本等国家的技术垄断，我国学者在氢氧化镁产品的制备、后续改性和以氢氧化镁为前驱体制备满足高品质医用和航天材料要求的氧化镁产品的制备等方面做了大量的工作。其中氢氧化镁的表面改性和纳米级氧化镁的工艺化生产是近年来的研究热点。本文总结了氢氧化镁的制备方法并按照制备的方式、工艺不同予以区分。

1 氢氧化镁制备

氢氧化镁的制备方式通过状态来区分可分为物理法和化学合成法。物理法代表有水镁石加工，化学合成法，即以含有镁离子的原料与碱类物质在不同的反应体系中反应，生成的氢氧化镁呈现不同的形貌和粒度及BET等，以下是氢氧化镁合成的几类代表性方式。

1.1 水镁石粉碎

对大自然中存在天然形成的氢氧化镁进行粉碎[1]，显而易见该法生产Mg(OH)2并无化学变化，并不能够保证纯度，且粒度不尽如人意。

1.2 菱镁矿煅烧水化

该法是在对自然界中存在的碳酸镁矿石处理后进行水化。菱镁矿属于天然碳酸镁矿物的一种，杜高翔[2]利用菱镁矿经过煅烧矿石、酸溶提纯、水热后成功制备了纳米级Mg(OH)2。

1.3 固相反应

固相法[3]是制备纳米材料的新技术，其特点是反应过程中不使用溶剂。该法具备高选择性、高产率、工艺简易等特点，属于制作固体材料的常用手段。其依据反应温度不同可分为两类，高温固相法和室温固相法[4-6]。高温固相法限制于化合物的热力学稳定性，对热力学稳定性差或者动力学稳定的化合物并不适用。室温固相法是相对比与高温固相法，反应条件温和许多，成本较低。郭效军运用室温固相反应以氯化镁为原料成功得到了粒径为18 nm的氢氧化镁[7]。

1.4 溶剂热处理

FAN[8]等以Mg10OH18Cl2·5H2O为原料，采用溶剂热处理方法，得到了结构一致的氢氧化镁纳米管，但是条件较为严苛，仍需进一步优化。

1.5 撞击流反应

赵建海[9]等运用撞击流反应得到了纳米级别氢氧化镁。产物呈六角片状，粒度为13.5 nm，喷射式的反应可以迅速均匀混合，并形成高过饱和度区域，结果表明喷射速度可对于产品粒度有显著影响。

1.6 化学合成

1.6.1 水化法

水化法即氧化镁加入到水化溶液中制备氢氧化镁[10]。TANG[11]等通过单因素实验法证明水化溶液为纯水时效果并不好。陈侠[12]等则通过正交实验法测定了各因素对于水化反应的影响程度。

1.6.2 石灰乳法

纪俊荣[13]等以氯化镁溶液为原材料，石灰乳为沉淀剂，得到了形貌规则的片状氢氧化镁，张勇[14]等通过设计新型的加料方式，改善了产品的沉降性能，石灰乳法产品粒径在10 μ m以下。

1.6.3 氢氧化钠法

王相田[15]等用自制的六氨氯化镁和质量分数10%的NaOH溶液制备出呈片状晶型的纳米氢氧化镁。JIANG[16]等以氯化镁和氢氧化纳作为原料通过辅助添加尿素乙醇制备了六角片状的纳米氢氧化镁，粒径约12.5 nm。

吴健松[17]等以苦卤为原料，在特制的缓冲溶液体系中加氢氧化钠得到高纯、高结晶度、分散性优良的氢氧化镁。SONG[18-19]等在反应体系内加入钠盐得到了高纯氢氧化镁，并且通过自身设计的结晶器成功制得粒径较小的氢氧化镁，并对结晶过程进行了初步探究。

申红艳[20-21]等以氯化镁为原料，添加氢氧化钠制备纳米氢氧化镁，发现不同制备方式的样品沉降性能为超重力沉淀法最优，反向沉淀法最差。

1.6.4 氨法

氨水法是一种常用的制备纳米氢氧化镁的方法。由于氨水是弱碱易于制造高纯氢氧化镁，但操作环境较为恶劣。孙永明[22]等以氨水和氯化镁反应，通过一定的表面活性剂改性，制得了平均粒径为150 nm的氢氧化镁。阎平科[23]等以卤水为原料，氨水为沉淀剂得到了高纯MH产品。

氨气合成法是将氨气通入含Mg2+体系中反应，该法所得产物分散性有显著改善。李雪[24-25]等以轻烧粉、铵盐为原料，提纯后的溶液体系通氨气制备出易过滤的六角片状Mg(OH)2。范天博[26]等采用高温水热体系，得到了六角片状氢氧化镁。马国宝[27]等以硼镁肥（MgSO4·7H2O）为原料，通过氨气法中试实验，发现操作方式不同时产品形貌随之变化。

1.7 反向沉淀法

反向沉淀法是向沉淀剂溶液中添加含Mg2+的溶液。谷静维[28]等采用反向沉淀法，制得了粒径80 nm的氢氧化镁。王春来[29]进行了反向沉淀中试试验，成功获得了改性后的纳米氢氧化镁。

1.8 沉淀共沸蒸馏法

戴焰林[30]等利用正丁醇脱除Mg(OH)2胶体中的水分；采用共沸蒸馏时，Mg(OH)2胶体间的水分子被正丁醇取代，由于正丁醇表面张力比水小，胶粒间结合力有所减弱，干燥后易于形成疏松粉体。该法很好地克服了干燥过程中颗粒间硬团聚的产生，能够得到粒径为50~70 nm的六方晶系纳米Mg(OH)2粉体。

2 氢氧化镁改性

氢氧化镁由于本身物理表面的特性，不利于制备复合材料，因此通过表面改性方法改善氢氧化镁的物理化学或者机械性能是当前诸多学者的努力方向。

2.1 干法改性

干法改性是指在改性过程中氢氧化镁处于干燥状态。叶虹[31]等用硅烷类作为干法改性氢氧化镁的研究方式，改性后添加到EVA中制成复合材料，该方式明显改善了产品分散性和相容性。滕谋勇[32]等证明了稀土偶联剂的改性效果相比其他偶联剂改性效果最显著。李三喜[33]等证明了改性剂干法改性氢氧化镁过程中有吸附现象产生。

2.2 湿法改性

湿法改性是指改性前先将氢氧化镁通过溶剂分散。周卫平[34]等选择复合改性剂湿法改性氢氧化镁，证明了湿法改性后的MH更加容易相容于高聚物。罗士平[35]等分别比较了十二烷基苯磺酸钠、油酸钠、十一烯酸钠和硬脂酸钠对Mg(OH)2的改性效果，结果证明十一烯酸钠的改性效果较好。安晶[36]等用硬脂酸钠进行湿法改性，发现改性后的氢氧化镁在适当的添加量下，复合材料的阻燃性能明显提升，并伴有自熄现象。陈一[37]等通过油酸钠湿法改性MH，分析数据后证明氢氧化镁的粒径并不会随着被改性而出现明显改变。

2.3 水热法

水热法是在水环境下通过加热来使体系环境改变的方式[38]。YU[39]等用氧化镁通过水热处理，制得多孔片状氢氧化镁。郑小刚[40]等在反应体系内加入复配改性剂和氯化镁，水浴时加入一些小钢球，得到了改性后的超细Mg(OH)2。该法条件温和，不失为一种新的制备思路。赵卓雅[41]等采用水热处理氢氧化镁成功使其相貌转变为六角片状。李金平[42]等水热处理工业氢氧化镁提纯后为棒状或片状形貌，并且在最优化条件下产品纯度可高达91%。水热法改性效果较好，降低能耗情况下不失为一种好方法。

2.4 微胶囊化包覆法

刘建州[43]等利用均匀沉淀法制备的羟基锡酸锌成功包裹在MH表面，添加至高聚物中制备的材料的阻燃性能得到提升。陈旭[44]等以蜜胺树脂为改性剂成功地采用微胶囊包覆改性了氢氧化镁，并且证实了改性后的氢氧化镁可以使复合阻燃材料性能提升。

2.5 表面接枝改性

张永兆[45]等探究了在原位接枝改性中PMMA包覆量的影响，随着包覆量增加，氢氧化镁的沉降速度呈下降趋势。胡永[46]等成功实现了聚丙烯酸酯接枝改性MH，并证明了在改性后MH与LDPE复合材料中分散性显著提高。改性技术仍属于百花齐放的状态，寻求更好、更有效的改性方式仍然是目前的行业热点。

3 氢氧化镁的应用

氢氧化镁作为一种制作简便的无机化工产品，无毒无害，并且由于国内镁源资源丰富，所以易于工业化生产。由于氢氧化镁材料具有优良的吸附性、热分解产生水等特点，大量的应用于以下几个领域。

3.1 漂白纸浆。

国外实验室通过工厂试验，证明了MH进行H2O2漂白是一大趋势，加拿大的Squamish纸浆厂将漂白体系统升级成了MH体系[47]。使用Mg(OH)2的H2O2漂白在加拿大IrvingPaper也投入实际运用，有效降低了成本[48]。

3.2 吸附剂

氢氧化镁由于吸附能力优秀、不腐蚀设备、无毒、无害的优势，作为吸附剂大批量地应用在印染废水脱色、重金属离子去除废水脱磷脱铵、烟气脱硫、海水脱硼、酸性废水处理[49]等领域。

3.3 赤潮控制剂

氢氧化镁料浆或氢氧化镁颗粒喷撒到所需防护水体，可以通过杀灭微生物来解决赤潮现象[50]。

3.4 阻燃剂

氢氧化镁阻燃剂的分解温度决定了它适宜作阻燃系材料，而且分解产生大量的水蒸气，可以用来有效中和酸性气体，十分绿色环保，还可以兼具阻燃和填充的双重功效。除此之外，氢氧化镁阻燃剂还具有与其他阻燃剂共同使用的协同阻燃效果[51]。

4 氧化镁制备

氧化镁（MgO），又被称作镁砂、镁氧、白苦土、烧苦土。其制备工艺主要有气相法、液相法、天然矿石煅烧法等。KIM[52]等将气态镁自然氧化，制得MgO，但所需能耗太高，工业化可能较低。液相法一般通过焙烧前驱体并控制分解条件得到一定形貌的MgO产品。此法[53-54]原料成本低，利于工业化生产。张有俊[55]等用湿法制备烧结MgO，改性后获得高品质微米级产品。

5 氧化镁的应用

目前高品质的氧化镁制备在我国仍属于热点领域，氧化镁由于其本身的耐磨、耐腐蚀、光导、压电、磁性、润滑、超导等特性，应用前景一片光明。

5.1 治理环境

MgO不但可以中和酸性体系，还可以吸附一些有害杂质，可以有效应用于污水处理及重金属污染的处理[56-57]。

5.2 耐火材料

DONG[58]等制备了PC/MgO纳米复合材料，并探究了添加量对于复合材料的影响，证明氧化镁也可以作为耐火材料使用。

5.3 高性能陶瓷

MgO在低温的时候就可以实现烧结，周佳芬[59]以氧化镁为原料，将粉体直接干压成型后，采用真空烧结法制备高致密透光氧化镁陶瓷。

5.4 抗菌设备

高纯度的纳米氧化镁，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有抑制效果，崔洪梅[60]等对MgO吸附卤素的抗菌机理进行了分析，证明了氧化镁作为抗菌材料上的可行性。

5.5 隐身材料

纳米氧化镁吸波能力很强，能够使雷达侦测手段失效，因此吸收雷达波的隐身材料[61]也是纳米氧化镁的重点应用领域。

6 前 景

中国拥有的含镁矿石储量和含镁卤水储量在世界上遥遥领先，适宜氢氧化镁的大规模工业化生产，但是我国氢氧化镁及其后续产物氧化镁的开发水平和美国、日本等国家相比仍处于落后水平，大量的镁资源被浪费，纳米级氢氧化镁和纳米级氧化镁的工业化生产仍将是未来的热点方向。现阶段我国氢氧化镁及氧化镁成果多为实验室小试阶段，打破国外技术垄断并赶超，仍然需要进行更多的中试放大成果。在未来镁盐行业的发展趋势一定是不断追求高品质和低成本兼得的镁盐产业。

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Research Progress in the Preparation and Application of Magnesium Hydroxide and Magnesium Oxide

1,1,2,3,1,1,1,1,1,1,1,2,3,*1,2,3

（1. School of Chemical Engineering, Shenyang University of Chemical Technology, Shenyang Liaoning 1100142, China;2. Key Laboratory of Resource Chemical Engineering and Materials of Ministry of Education, Shenyang Liaoning 1100142, China;3. Key Laboratory of Chemical Application of Liaoning Province, Shenyang Liaoning 110142, China）

As a widely used inorganic chemical material, magnesium hydroxide has received extensive attention from domestic scholars. In this article, the mainstream preparation methods and surface modification methods and main applications of magnesium hydroxide in recent years were reviewed. And the preparation and application of magnesium oxide wasdiscussed.

Magnesium hydroxide; Surface modification; Magnesium oxide

2020-10-22

王禹博（1995-），男，辽宁省朝阳市人，硕士研究生， 2021年毕业于沈阳化工大学化学工程专业，研究方向：菱镁矿制备氢氧化镁超细粉体。

李雪（1977-），女，教授，博士，研究方向：无机化工材料。

TQ 132.2

A

1004-0935（2021）03-0378-05