水镁石等难溶镁矿的有机分子诱导转晶与纯化研究

高纯氢氧化镁是高纯氧化镁及许多含镁功能材料的前驱体。天然水镁石主要成分为氢氧化镁，另含铁/钙等杂质，其难溶性为纯化带来困难。我国镁资源储量世界第一，其中水镁石探明储量超过2000万吨，因此研究水镁石纯化具有理论意义和应用价值。本项目提出一种有机分子诱导转晶的纯化方法：在水热条件和微量有机分子存在下，水镁石料浆颗粒直接转晶变成形貌规则的高纯氢氧化镁纳米晶，有机分子不被消耗，可循环使用。本项目拟以含磺酸基、羧基等脂肪族/芳香族化合物为诱导剂，研究有机分子结构对水镁石转晶的选择性规律、对转晶氢氧化镁纯度影响规律、及对体系中铁/钙杂质的识别能力差异；研究有机分子结构、杂质及环境温度对转晶氢氧化镁纳米晶尺寸及形貌影响规律。旨在阐明有机分子对水镁石诱导转晶及纯化的控制机理；发展出有机分子诱导的水镁石转晶纯化及氢氧化镁纳米晶制备新技术；为难溶镁矿及其它难溶矿物的纯化提供新思路和途径；丰富无机固体纯化理论

氢氧化镁微纳米材料作为一种重要的化工产品，己在陶瓷、阻燃、催化、光学、医药以及环保等领域得到了广泛应用。氢氧化镁微纳米材料的形貌、纯度以及分散性会影响其应用性能，因此需要对其进行调控。本项目以水镁石为研究对象，通过有机分子诱导转晶新技术，实现了从天然水镁石颗粒到形貌规则纳米氢氧化镁的合成。通过跟踪转晶反应中间过程并结合反应规律，探索出了水镁石转晶机理；利用不同结构的有机分子与Mg2+络合/静电匹配能力的差异，详细的研究了有机分子结构对水镁石转晶作用的选择性规律，及对转晶产物形貌、铁杂质含量的影响。研究发现，通过改变有机分子结构、添加量及体系温度，可以调控氢氧化镁纳米晶形貌与纯度，不同结构有机分子可以合成出具有六方片状、介孔状、棒状形貌的氢氧化镁晶体，控制适宜的反应温度、时间及有机物添加量有利于得到形貌规则、尺寸均一的氢氧化镁晶体。在此研究的基础上，还对其他含镁矿石进行了有机分子诱导转晶实验探索，制备出了结晶性能良好的产品；与此同时，利用转晶产品制备了复合型绿色阻燃材料。本项目提出的有机分子诱导水镁石转晶纯化技术，为难溶镁矿及其它难溶矿物的纯化提供了新思路和途径，进而丰富了无机固体纯化理论。