Hebei Messi Biology Co., Ltd. weist darauf hin, dass Nano-Magnesiumoxid (Nano-MgO) optische, elektrische, magnetische und chemische Eigenschaften aufweist, die sich von denen von Bulk-Materialien unterscheiden. Insbesondere ultrafeines Nano-MgO – gekennzeichnet durch geringe Partikeldurchmesser und große spezifische Oberflächen – besitzt hervorragende Eigenschaften wie hohe Reinheit, Härte, Schmelzpunkt, Reaktivität und elektrischen Widerstand sowie ein starkes Adsorptionsvermögen und eine gute Sinterbarkeit bei niedrigen Temperaturen. Es findet Anwendung in Bereichen wie hochisolierenden Materialien, hochwertiger Keramik, Hochleistungsfasern mit Flammschutzeigenschaften, Adsorbentien für Umweltanwendungen sowie Katalysatorträgern für die Synthese von Methanol und niedermolekularen Alkoholen. Als neuartiges anorganisches Material mit breitem Anwendungspotenzial hat es in der Forschung große Aufmerksamkeit erregt.
Dieser Artikel gibt einen Überblick über die Eigenschaften, Anwendungen und den aktuellen Forschungsstand zu Nano-MgO im In- und Ausland. Er präsentiert eine eingehende Analyse der Herstellungsverfahren und schlägt eine Methode der homogenen Fällung unter Verwendung eines Polymerschutzes zur Synthese von ultrafeinem Nano-MgO vor. Unter Verwendung von Magnesiumnitrat-Hexahydrat als Ausgangsstoff, dem Hydrolyseprodukt von Hexamethylentetramin als Fällungsmittel und Polyethylenglykol (PEG) als Polymerschutzmittel überwindet diese Studie die lokale Ungleichmäßigkeit der Fällung, die häufig durch die direkte Zugabe von Fällungsmitteln zur Lösung verursacht wird. Zusätzlich wurde ein Polymer mit polaren Gruppen als Dispergiermittel eingesetzt, um eine Agglomeration des MgO zu verhindern. Es wurde ein Magnesiumoxid-Vorläufer hergestellt und anschließend durch Gefrierzentrifugation, Vakuumtrocknung bei konstanter Temperatur und Kalzinierung bei 873 K zu MgO-Pulver weiterverarbeitet. Das resultierende ultrafeine Nano-MgO wies eine enge Partikelgrößenverteilung und minimale Agglomeration auf. Die Charakterisierung mittels FT-IR, XRD, TEM, BET, AFM und TG-DTA bestätigte, dass das Produkt eine geringe Agglomeration, eine enge Partikelgrößenverteilung, eine mittlere Partikelgröße von 3,1 nm, eine spezifische Oberfläche von 229 m²·g⁻¹ sowie eine kubische Kristallstruktur aufwies.
Auf der Grundlage vorläufiger Herstellungsversuche wurden die Faktoren analysiert, die Ausbeute und Partikelgröße beeinflussen. Es wurde ein orthogonales Experiment entworfen, das fünf Faktoren umfasste – Reaktionstemperatur, Konzentration der Reaktanten, Verhältnis der Reaktanten, Menge des Tensids und Reaktionszeit –, wobei jeder Faktor auf vier Stufen untersucht wurde. Als optimierte Reaktionsbedingungen wurden ermittelt: eine Konzentration des Edukts Mg(NO3)2 von 0,3 mol/L, ein Stoffmengenverhältnis (Mg(NO3)2:(CH2)6N4) von 0,5, eine Tensiddosierung von 13,8 %, eine Reaktionstemperatur von 95 °C sowie eine Reaktionszeit von 2 Stunden. Aufgrund ihrer hohen Oberflächenenergie sind Nanopartikel von Natur aus instabil und neigen dazu, zu Sekundärpartikeln zu agglomerieren.