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钛酸镁

钛酸镁是化学物质,分子式是Mg2TiO4。主要用作陶瓷介电元件中的添加剂,还可用作驻极体而用于交流发电机、射线测定器装置中。

合成方法

即在氢气氛中可用TiO与Mg的混合物加热到1500℃生成MgTiO。

另外,TiO与MgCl在高温下也生成MgTiO

毒理学数据

主要的刺激性影响:

在皮肤上面:刺激皮肤和粘膜

在眼睛上面:刺激的影响

致敏作用:没有已知的敏化现象

计算化学数据

1、拓扑分子极性表面积(TPSA):3

2、重原子数量:5

3、表面电荷:0

4、复杂度:0

5、同位素原子数量:0

6、确定原子立构中心数量: 0

7、不确定原子立构中心数量:0

8、确定化学键立构中心数量:0

9、不确定化学键立构中心数量:0

10、共价键单元数量:5

11、氢键供体数量:0

12、氢键受体数量:3

13、可旋转化学键数量:0

生态学数据

通常对水体是稍微有害的,不要将未稀释或大量产品接触地下水,水道或污水系统,未经政府许可勿将材料排入周围环境。

性质与稳定性

常温常压下稳定。

避免光,明火,高温。能缓慢地溶于稀HCl中,在浓HCl中溶解速度很快,也溶于NHHSO的熔融液中。

燃烧法合成钛酸镁

1、方法与原理

(1)燃烧合成法

燃烧合成法是将相应可溶性金属硝酸盐氧化剂)和有机燃料(如尿素柠檬酸等)的混合物放置在一定温度的环境下点燃引发剧烈的氧化还原反应,一旦点燃,反应将由氧化-还原反应所放出的热量维持自动进行,整个燃烧过程可在数分钟内完成,且有大量气体逸出,产物为疏松的泡沫状固体。燃烧法具有反应时间短、制得的产物纯度高、粒度小、分布均匀及比表面积大等特点,在试验研究中应用较为普遍。

(2)氧化剂(金属硝酸盐)与燃料配比的计算

根据推进剂化学理论,燃烧产物一般是CO,HO和N,元素C,H作为还原剂,其化合价是+4价和+1价;元素O作为氧化剂,化合价为-2价;而N是中性元素,化合价为零价。

Ca为+2价的还原剂,本文以Mg(NO)·6HO和柠檬酸为原料,Mg(NO)·6HO的总化合价为+2+0×2+(-2)×6=-10,为氧化剂(因为结晶水不影响硝酸盐的总化合价的计算);CHO·HO的总化合价为(+4)×6+(+1)×8+(-2)×7=+18,为还原剂。本文合成的产物为MgTiO,Mg与Ti的摩尔比为2:1,Mg(NO)·6HO的总化合价为-10,Ti在反应过程中生成TiO(NO),其化合价为-10,则2moLMg(NO)·6HO和1moLTiO(NO)的总化合价为-30,所以氧化剂柠檬酸的摩尔比为18:30,即柠檬酸与硝酸盐的化学计量比为1.67:1,在本实验中取1.5作为燃料与金属离子的配比。如以尿素为燃料,CO(NH)的总化合价为+6,则尿素与硝酸盐的摩尔比为30:6,即化学计量比为5:1,但为了和柠檬酸相对比,本实验中尿素与金属离子的配比仍取1.5:1。

2、’实验过程与反应机理

根据推进剂化学理论,计算出柠檬酸与金属离子的比为1.5:1。乙二醇的量是根据原始的Pechini方法中的EG:CA=4确定的,因此制备MgTiO所需原料的化学计量配比为:[Mg]:[Ti]=2:1;柠檬酸(或尿素):[Mg+Ti]=1.5:1;乙二醇:柠檬酸(或尿素)=4:1;硝酸为1mL;稀土离子的掺杂浓度为0.05摩尔%。制备步骤为:

(1)按化学计量比分别称取一定量的Mg(NO)·6HO,柠檬酸(或尿素),PrO(或其他稀土氧化物);

(2)按化学计量比量取一定量的偏钛酸丁酯(Ti(OCH))溶液缓慢滴加到适量的乙二醇溶液中,打开磁力搅拌器开始加热至80ºC,将柠檬酸(或尿素)加入到搅拌的Ti-乙二醇溶液中,搅拌至完全溶解,得到溶液A;

(3)将PrO(或其他稀土氧化物)溶解于硝酸得到硝酸镨溶液,将称量好的Mg(NO)·6HO用少量的水溶解,得到硝酸镁溶液,将硝酸溶液和硝酸镁溶液混合,得到硝酸盐溶液B;

(4)将硝酸盐溶液B加入到A溶液中,在80ºC加热搅拌1h,得到溶胶C;

(5)取少量的溶胶C于刚玉埚中,置于马弗炉中在一定温度下进行燃烧反应,溶胶迅速沸腾、蒸发、膨胀、燃烧并伴随大量的气体放出,整个过程在五分钟内完成,待冷却后,可观察到产物为疏松多孔的白色固体,稍加研磨,即可成很细的白色粉末;

(6)采用XRD、sem、FL(荧光光谱)对样品进行测试分析。

参考资料