一种以活性氧化镁为原料制备镁钴金属复合氧化物的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备金属复合氧化物的方法，特别是涉及一种以活性氧化镁为原料制备镁钴金属复合氧化物的方法。
【背景技术】
[0002]镁和过度金属相关的复合金属氧化物在催化领域都具有较好的应用背景，如镁铝复合金属氧化物、镁锰复合金属氧化物、镁铁复合金属氧化物、铜钴复合金属氧化物、铜铬复合金属氧化物、铜铁复合金属氧化物等。其中大部分的复合金属氧化物在固体推进剂中都有较好的应用。如镁铁复合金属氧化物、铜钴复合金属氧化物、铜铬复合金属氧化物、铜铁复合金属氧化物用在固体推进剂中作为燃速催化剂时，能够明显降低AP的热解温度，提高硼粉的一次和二次燃烧效率，对催化剂进行进一步改性、包覆处理后催化性能又得到进一步的提高，而且与体系中端羟基聚丁二烯的相容性也得到了解决。复合金属氧化物具有稳定的晶体结构、良好的光学、电学、磁学性能，是重要的激光材料、热释电材料、压电材料和强磁性材料等，应用极为广泛。用于固体推进剂的燃速催化剂、光催化分解水制氢、以及石油化工行业的碳氢化合物重整反应等方面。其互相掺杂而引起的晶格畸变，导致复合氧化物的晶粒中存在更多缺陷，活性中心明显增多，其综合性能往往优于单一氧化物。复合金属氧化物还具有很高的氧化还原性、氢解、异构化、电催化等活性，作为一种具有气敏、巨磁电阻、电导性等特性的新型功能材料，在信息、能源、电子、冶金、化工、生物和医药等领域有着广阔的应用前景。
[0003]含镁过渡金属复合氧化物是由镁与一种或几种过渡金属氧化物复合而成的多元复杂氧化物，它比单元氧化物在电、光、磁等方面具有更加好的性质。还具有稳定性好，耐腐蚀、耐高温，高硬度等性质特点。在钴基复合氧化物中，有关氧化镁与氧化钴的复合双金属氧化物镁钴复合氧化物的报道很少。钴基氧化物可用于合成气合成油或是作为助剂而用于合成低碳醇等，具有真正工业应用价值前景的是Co基化合物或Co与其它金属氧化物形成的混合物。钴氧化物的纳米催化剂对N20=N2+02分解反应具有很好的催化效能。最近几年的研究发现:是氧化钴、氢氧化钴能够显著提高电池的性能:加大电池的高输出功率和比容量，增加电池的充电放电循环时的寿命，减少自动放电现象并且提高耐过充电能力等等是性能优异的电池添加剂。另外其在磁性材料和电极材料等领域也是具很大的研究潜力的。。
[0004]镁钴复合金属氧化物中Co和Mg的相互作用有利于活性位的活化，从而能够提高催化性能、降低反应温度等反应条件。氧化钴是一种常见的催化剂或催化剂载体，在很多反应中都显示出较好的催化性能。氧化镁活性位在反应中能够抑制反应中副反应的进行。
[0005]我国是镁资源大国，菱镁矿总储量为31亿吨，占世界总储量的四分之一以上，高附加值利用菱镁矿成为研究的重点。
[0006]由于氧化钴和氧化镁可以在很多反应中用作催化剂，而复合金属氧化物又有优于单个金属氧化物的诸多性质，以MgO与CoC12为原料反应得到前驱体镁钴复合金属氢氧化物，煅烧后得到经XRD分析分子式为Mg2Co04和MgCo204催化剂，制备的镁钴复合金属氧化物是具有双金属中心的复合氧化物，可作为某些有机反映的催化剂或载体，其中Mg作为碱中心可以抑制化学反应中副反应的进行。Mg2Co04和MgCo204催化剂中的Co及负载CoO中的Co作为酸性中心，由于其具有未共用电子可以得到有机物的电子促进有机反应的进行。
[0007]根据水溶液中双金属离子的聚合现象来形成空间网络状金属羟基聚合物。该方法操作简单，与其他方法相比，保留了原始天然结构；对设备、技术要求不高；不引进其他助剂，产品纯度高；成本低；由于溶液中的0H-是逐渐释放的，因此所得产物的形貌可控。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种以活性氧化镁为原料制备镁钴金属复合氧化物的方法，该方法利用水溶液中金属离子配合物共聚现象，制备镁钴金属复合氧化物。制备得到的Mg2Co04和MgCo204镁钴复合金属氧化物具有双金属中心，可作为某些有机反应的催化剂或载体。
[0009]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种以活性氧化镁为原料制备镁钴金属复合氧化物的方法，所述方法包括以下过程:第一步，以活性氧化镁和氯化钴为原料，制备得到镁钴金属复合氧化物；第二步，将活性氧化镁溶解于水中，形成水合氧化镁配合物；第三步，将氯化钴配成一定浓度的水溶液，滴加到水合氧化镁配合物溶液中；第四步，将乳液抽滤、洗涤、干燥后煅烧得到Mg2Co04和MgCo204镁钴复合金属氧化物；
具体制备步骤为:
(1)活性氧化镁预处理，在600°C下放入马弗炉内煅烧2h;每次恢复活性后，能使用4天，4天之后再使用需先用上述步骤再次恢复活性；
(2)称取煅烧后的活性氧化镁4g加入250ml三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入100ml蒸馏水，50°C超声反应lh ;
(3)量取lmol/L氯化钴溶液，逐滴加入氧化镁溶液中，滴加结束后测其pH值，待pH值稳定后(约1.5h)，停止实验；
(4)加入100mL蒸馏水，用波斯漏斗将乳液过滤，再用100mL左右的无水乙醇反复洗涤
2-3 次；
(5)将滤饼放入真空干燥箱内80°C(无水乙醇沸点78.3°C)干燥2-3h，得到镁镍复合氧化物前驱体；
(6)将研磨后的物质，750°C煅烧2h，得到固体粉末。
[0010]本发明的优点与效果是:
1.本发明提出一种以活性氧化镁和氯化钴为原料，利用水溶液中金属离子的聚合现象制备得到镁钴金属复合氧化物，无任何添加剂，方法简单，成本低。
[0011]2.制备得到Mg2Co04和MgCo204镁钴复合金属氧化物。
[0012]3.制备得到的Mg2Co04和MgCo204镁钴复合金属氧化物具有双金属中心，可作为某些有机反应的催化剂或载体。
【附图说明】
[0013]图1为本发明工艺流程图；
图2为本发明产品SEM图；
图3为本发明产品XRD图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合实施例对本发明进行详细说明。
[0015]1.本发明的基本原理
氧化镁溶于水生成水合氧化镁，继而生成羟基镁离子，溶液显碱性，在更多氢氧根离子存在条件下，形成羟基水合镁离子配合物。
[0016]Mg0+H20 — [Mg (0H)]①
[Mg(0H)]+ + OH-— [Mg(OH) 2] (aq)②
[Mg (OH) 2] (aq) +0!T — [Mg (OH) 3Γ③
[Mg (OH) 3] — +0H — — [Mg (OH) 4]2 —④
[Mg (OH) 4]2 — +0H — — [Mg (OH) 5]3 —⑤
[Mg (OH) 5]3 — +0H — — [Mg (OH) 6]4 —⑥
而氯化镍溶液中，随着氯化镍浓度增加，溶液酸性增加，达到一定PH值条件下，形成羟基水合镍离子配合物，
Co2+ + H20 一 [Co (0H) ] + + H+..................⑦
[Co (OH) ] + +H20— [Co (OH) 2] (aq) + H+..................⑧
[Co (OH) 2] (aq) + H20 — [Co(0H)3]_ + H+..................⑨
[Co (OH) 3] - + H20 — [Co (OH) 4] 2- + H +..................⑩
利用两者的酸碱性不同，在一定比例条件下，溶液PH值一定时，形成空间网络结构的镁钴水和羟基聚合体。
[0017]2.本发明的基本方案
第一步，将活性氧化镁溶解于水中，形成水合氧化镁配合物；以第二步，将氯化钴配成一定浓度的水溶液，滴加到水合氧化镁配合物溶液中。第三步，将乳液抽滤、洗涤、干燥后煅烧得到Mg2Co04和MgCo204镁钴复合金属氧化物。
[0018]3.本发明的技术方法
本项目以活性氧化镁和氯化钴为原料，利用水溶液中金属离子的聚合现象，制备得到镁钴共聚合的乳液，过滤洗涤干燥后，煅烧得到Mg2Co04和MgCo204镁钴复合金属氧化物。
[0019]4.本发明具体的实施方案
(1)活性氧化镁预处理，在600°C下放入马弗炉内煅烧2h。每次恢复活性后，能使用4天，4天之后再使用需先用上述步骤再次恢复活性。
[0020](2)称取煅烧后的活性氧化镁4g加入250ml三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入100ml蒸馏水，50°C超声反应lh。
[0021](3)量取lmol/L氯化钴溶液，逐滴加入氧化镁溶液中，滴加结束后测其pH值，待pH值稳定后(约1.5h)，停止实验。
[0022](7)加入100mL蒸馏水，用波斯漏斗将乳液过滤，再用100mL左右的无水乙醇反复洗涤2_3次。
[0023]将滤饼放入真空干燥箱内80°C (无水乙醇沸点78.3°C )干燥2_3h，得到镁镍复合氧化物前驱体。
【主权项】
1.一种以活性氧化镁为原料制备镁钴金属复合氧化物的方法，其特征在于，所述方法包括以下过程:第一步，以活性氧化镁和氯化钴为原料，制备得到镁钴金属复合氧化物；第二步，将活性氧化镁溶解于水中，形成水合氧化镁配合物；第三步，将氯化钴配成一定浓度的水溶液，滴加到水合氧化镁配合物溶液中；第四步，将乳液抽滤、洗涤、干燥后煅烧得到Mg2Co04和MgCo204镁钴复合金属氧化物； 具体制备步骤为: (1)活性氧化镁预处理，在600°C下放入马弗炉内煅烧2h;每次恢复活性后，能使用4天，4天之后再使用需先用上述步骤再次恢复活性； (2)称取煅烧后的活性氧化镁4g加入250ml三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入100ml蒸馏水，50°C超声反应lh ; (3)量取lmol/L氯化钴溶液，逐滴加入氧化镁溶液中，滴加结束后测其pH值，待pH值稳定后(约1.5h)，停止实验； 加入100mL蒸馏水，用波斯漏斗将乳液过滤，再用100mL左右的无水乙醇反复洗涤2_3次； 将滤饼放入真空干燥箱内80°C (无水乙醇沸点78.3°C)干燥2-3h，得到镁镍复合氧化物前驱体； 将研磨后的物质，750°C煅烧2h，得到固体粉末。
【专利摘要】一种以活性氧化镁为原料制备镁钴金属复合氧化物的方法，涉及一种制备金属复合氧化物的方法，第一步，以活性氧化镁和氯化钴为原料，制备得到镁钴金属复合氧化物；第二步，将活性氧化镁溶解于水中，形成水合氧化镁配合物；第三步，将氯化钴配成一定浓度的水溶液，滴加到水合氧化镁配合物溶液中。第四步，将乳液抽滤、洗涤、干燥后煅烧得到Mg2CoO4？和MgCo2O4镁钴复合金属氧化物。利用活性氧化镁和氯化钴为原料制备镁钴金属复合氧化物，利用了水溶液中金属离子配合物共聚现象，形成金属离子水和羟基共聚物，无任何添加剂，方法简单。制备得到的Mg2CoO4？和MgCo2O4镁钴复合金属氧化物具有双金属中心，可作为某些有机反应的催化剂或载体。
【IPC分类】B01J23/75
【公开号】CN105413692
【申请号】CN201510763917
【发明人】王国胜, 王迪, 房安娜, 杨鹤南, 郎嘉朋, 宁志高
【申请人】沈阳化工大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2016年1月8日