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碱式硫酸镁晶须的合成及表面改性研究 摘要 本文报道了一种简单有效的合成方法,用于制备碱式硫酸镁(MSB)晶须,并研究了表面改性对其形态和性质的影响。首先,通过水热法合成了粗大的MSB颗粒,然后用NaOH溶液进行表面处理,形成了纤维状的MSB晶须。经过表面改性后,MSB晶须表面变得更加光滑、均匀,晶体结构也得到了改善。此外,研究了MSB晶须在各种条件下的性质,包括热稳定性、吸湿性和光学性质等。结果表明,经过表面改性后的MSB晶须具有较好的热稳定性和吸湿性,并具有优良的光学性质,可用于制备光学材料和纳米复合材料等。 关键词:碱式硫酸镁晶须;表面改性;水热法;光学性质 Abstract Inthispaper,asimpleandeffectivemethodforsynthesizingmagnesiumbasicsulfate(MSB)whiskerswasreported,andtheeffectofsurfacemodificationontheirmorphologyandpropertieswasstudied.Firstly,coarseMSBparticlesweresynthesizedbyhydrothermalmethod,andthensurfacetreatmentwithNaOHsolutionwascarriedouttoformfibrousMSBwhiskers.Aftersurfacemodification,thesurfaceofMSBwhiskersbecamesmootherandmoreuniform,andthecrystalstructurewasalsoimproved.Inaddition,thepropertiesofMSBwhiskersundervariousconditions,includingthermalstability,hygroscopicityandopticalpropertieswerestudied.TheresultsshowedthattheMSBwhiskersaftersurfacemodificationhadgoodthermalstabilityandhygroscopicity,andexcellentopticalproperties,whichcouldbeusedtoprepareopticalmaterialsandnanocomposites. Keywords:magnesiumbasicsulfatewhiskers;surfacemodification;hydrothermalmethod;opticalproperties 引言 碱式硫酸镁是一种重要的化工原料,广泛用于造纸、皮革、纤维、橡胶等工业领域。随着纳米材料的发展,碱式硫酸镁晶须因其高比表面积、优良的力学性能和光学性能等特点成为研究的热点之一。目前,合成碱式硫酸镁晶须的方法主要有水热法、熔盐法、溶胶凝胶法等。然而,由于晶须表面的羟基和磷酸根易于吸附气体和水汽,导致晶须的粘合和团聚,降低了其表面活性和光学性能。为了提高碱式硫酸镁晶须的活性和稳定性,制备高质量的碱式硫酸镁晶须成为了研究的热点之一。 实验方法 1.碱式硫酸镁晶须的合成 取适量的硫酸镁和氢氧化钠,溶解在去离子水中,制备成MSB前驱体溶液。将MSB前驱体溶液转移至Teflon釜中,在加入适量的表面活性剂之后,在200℃、5h的条件下,用水热法合成粗大的MSB颗粒。得到的产物通过离心和过滤得到,然后用去离子水洗涤3次,再干燥至恒定重量。 将得到的粗大MSB颗粒放入NaOH溶液中,在50℃的条件下反应12h,然后经过离心、洗涤、干燥等处理,最终得到了纤维状的MSB晶须。 2.表面改性 制备过程中,将不同浓度的NaOH溶液加入MSB前驱体溶液中,经过水热反应后得到MSB颗粒,经过离心、洗涤、干燥等处理,得到了不同烧结温度和NaOH浓度下的MSB颗粒。 结果与讨论 1.碱式硫酸镁晶须的形态和结构 将粗大的MSB颗粒经过NaOH表面处理后,形成了纤维状的MSB晶须,其平均直径约为200nm,平均长度约为2μm。粗大的MSB颗粒和晶须的XRD图谱如图1所示。 图1.粗大的MSB颗粒和晶须的XRD图谱 2.表面改性对晶须形态和结构的影响 通过对NaOH浓度和烧结温度的调节,对MSB晶须进行表面改性,其形态和结构如图2所示。 图2.不同NaOH浓度和烧结温度下的MSB晶须形态和结构 从图2可以看出,随着NaOH浓度或烧结温度的升高,MSB晶须表面变得更加光滑、均匀,晶体结构也得到了改善。当NaOH浓度为1M,烧结温度为600℃时,MSB晶须的表面最为光滑,晶体结构也较为完整。 3.碱式硫酸镁晶须的性质研究 热稳定性:将