Khía cạnh kỹ thuật trong quá trình oxi hóa các muối nitrate magnesi và nhôm để sản xuất spinel MgAl2O4 kích thước nano và micro bằng phương pháp đốt cháy

Journal of Advanced Ceramics - Tập 6 - Trang 187-195 - 2017
Shiva Salem1
1Faculty of Chemical Engineering, Urmia University of Technology, Urmia, Iran

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, các bột có kích thước nano và micro đã được tổng hợp bằng cách sử dụng các thành phần định lượng của muối nitrate magnesi và nhôm thông qua phương pháp đốt cháy-oxi hóa. Nghiên cứu được tiến hành trên một phạm vi rộng các điều kiện hoạt động, xét về tỷ lệ nhiên liệu và nhiệt độ nung. Các đặc tính của bột magnesi aluminate đã được nghiên cứu bằng phương pháp phân tích nhiệt vi sai và trọng lượng nhiệt (DTA-TG), phương pháp hấp phụ Brunauer-Emmett-Teller (BET), nhiễu xạ tia X (XRD) và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Sự ổn định nhiệt của bột được đánh giá qua việc nung ở các nhiệt độ khác nhau. Sự khác biệt của các diện tích bề mặt riêng liên quan đến thành phần và kích thước tinh thể. Tầm quan trọng của tỷ lệ nhiên liệu và nhiệt độ nung để đạt được bột oxit kích thước nano và micro được thảo luận chi tiết. Tỷ lệ nhiên liệu 0,56 và nung ở 800 °C đã cung cấp các điều kiện để đạt được các bột magnesi aluminate kích thước nano, nhỏ hơn 20 nm. Việc áp dụng thuật toán trình bày có thể là một công cụ quan trọng để kiểm soát kích thước hạt ở quy mô nano và micro.

Từ khóa

#nano #micro #MgAl2O4 #bột magnesi aluminate #oxi hóa #phương pháp đốt cháy #nhiệt độ nung #tỷ lệ nhiên liệu

Tài liệu tham khảo

Ganesh I, Reddy GJ, Sundararajan G, et al. Influence of processing route on microstructure and mechanical properties of MgAl2O4 spinel. Ceram Int 2010, 36: 473–482. Guo J, Lou H, Zhao H, et al. Novel synthesis of high surface area MgAl2O4 spinel as catalyst support. Mater Lett 2004, 58: 1920–1923. Jiang R, Xie Z, Zhang C, et al. The catalytic performance of gas-phase amination over Pd–La catalysts supported on Al2O3 and MgAl2O4 spinel. Catal Today 2004, 93–95: 359–363. Lavat AE, Grasselli MC, Lovecchio EG. Effect of α and γ polymorphs of alumina on the preparation of MgAl2O4-spinel-containing refractory cements. Ceram Int 2010, 36: 15–21. Khalil NM, Hassan MB, Ewais EMM, et al. Sintering, mechanical and refractory properties of MA spinel prepared via co-precipitation and sol–gel techniques. J Alloys Compd 2010, 496: 600–607. Goldstein A. Correlation between MgAl2O4-spinel structure, processing factors and functional properties of transparent parts (progress review). J Eur Ceram Soc 2012, 32: 2869–2886. Al-Hazmi FS, Mahmoud WE. Poly(N-isopropylacrylamide) assisted microwave synthesis of magnesium aluminate spinel oxide for production of highly transparent films by hot compression. J Eur Ceram Soc 2014, 34: 3047–3050. Sinhamahapatra S, Shamim M, Tripathi HS, et al. Kinetic modelling of solid state magnesium aluminate spinel formation and its validation. Ceram Int 2016, 42: 9204–9213. Kim W, Saito F. Effect of grinding on synthesis of MgAl2O4 spinel from a powder mixture of Mg(OH)2 and Al(OH)3. Powder Technol 2000, 113: 109–113. Tavangarian F, Emadi R. Synthesis and characterization of pure nanocrystalline magnesium aluminate spinel powder. J Alloys Compd 2010, 489: 600–604. Kong LB, Ma J, Huang H. MgAl2O4 spinel phase derived from oxide mixture activated by a high-energy ball milling process. Mater Lett 2002, 56: 238–243. Bafrooein HB, Ebadzadeh T, Majidian H. Microwave synthesis and sintering of forsterite nanopowder produced by high energy ball milling. Ceram Int 2014, 40: 2869–2876. Mosayebi Z, Rezaei M, Hadian N, et al. Low temperature synthesis of nanocrystalline magnesium aluminate with high surface area by surfactant assisted precipitation method: Effect of preparation conditions. Mater Res Bull 2012, 47: 2154–2160. Păcurariu C, Lazău I, Ecsedi Z, et al. New synthesis methods of MgAl2O4 spinel. J Eur Ceram Soc 2007, 27: 707–710. Ye G, Oprea G, Troczynski T. Synthesis of MgAl2O4 spinel powder by combination of sol–gel and precipitation processes. J Am Ceram Soc 2005, 88: 3241–3244. Habibi N, Wang Y, Arandiyan H, et al. Low-temperature synthesis of mesoporous nanocrystalline magnesium aluminate (MgAl2O4) spinel with high surface area using a novel modified sol–gel method. Adv Powder Technol 2017, 28: 1249–1257. Lee PY, Suematsu H, Yano T, et al. Synthesis and characterization of nanocrystalline MgAl2O4 spinel by polymerized complex method. J Nanopart Res 2006, 8: 911–917. Ganesh I, Srinivas B, Johnson R, et al. Microwave assisted solid state reaction synthesis of MgAl2O4 spinel powders. J Eur Ceram Soc 2004, 24: 201–207. Ganesh I, Johnson R, Rao GVN, et al. Microwave-assisted combustion synthesis of nanocrystalline MgAl2O4 spinel powder. Ceram Int 2005, 31: 67–74. Tripathy S, Bhattacharya D. Rapid synthesis and characterization of mesoporous nanocrystalline MgAl2O4 via flash pyrolysis route. J Asian Ceram Soc 2013, 1: 328–332. Prabhakaran K, Patil DS, Dayal R, et al. Synthesis of nanocrystalline magnesium aluminate (MgAl2O4) spinel powder by the urea–formaldehyde polymer gel combustion route. Mater Res Bull 2009, 44: 613–618. Ianoş R, Lazău R. Combustion synthesis, characterization and sintering behavior of magnesium aluminate (MgAl2O4) powders. Mater Chem Phys 2009, 115: 645–648. Gromov OG, Tikhomirova EL, Lokshin EP, et al. Synthesis of a magnesium aluminum spinel by the burning method. Russ J Appl Chem 2012, 85: 16–19. Salem S. Application of autoignition technique for synthesis of magnesium aluminate spinel in nano scale: Influence of starting solution pH on physico-chemical characteristics of particles. Mater Chem Phys 2015, 155: 59–66. Motevalian A, Salem S. Effect of glycine–starch mixing ratio on the structural characteristics of MgAl2O4 nano-particles synthesized by sol–gel combustion. Particuology 2016, 24: 108–112. Zhang H, Jia X, Liu Z, et al. The low temperature preparation of nanocrystalline MgAl2O4 spinel by citrate sol–gel process. Mater Lett 2004, 58: 1625–1628. Behera SK, Barpanda P, Pratihar SK, et al. Synthesis of magnesium–aluminium spinel from autoignition of citrate–nitrate gel. Mater Lett 2004, 58: 1451–1455. Saberi A, Golestani-Fard F, Willert-Porada M, et al. A novel approach to synthesis of nanosize MgAl2O4 spinel powder through sol–gel citrate technique and subsequent heat treatment. Ceram Int 2009, 35: 933–937. Wang R, Liang X, Peng Y, et al. A novel method for the synthesis of nano-sized MgAl2O4 spinel ceramic powders. Journal of Ceramic Processing Research 2010, 11: 173–175. Salem S. Phase formation of nano-sized metal aluminates using divalent cations (Mg, Co and Zn) by autoignition technique. Ceram Int 2016, 42: 1140–1149. Cambaz G, Timuçin M. Compositional modifications in humidity sensing MgAl2O4 ceramics. Key Eng Mater 2004, 264–268: 1265–1268. Dean JA. Lange’s Handbook of Chemistry, 13th edn. New York: McGraw-Hill, 1985. Peng T, Liu X, Dai K, et al. Effect of acidity on the glycine–nitrate combustion synthesis of nano crystalline alumina powder. Mater Res Bull 2006, 41: 1638–1645.