碳酸镁的制备与表征PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF MAGNESIUM CARBONATE专 业： 姓 名： 指导教师姓名：申请学位级别： 论文提交日期：学位授予单位： 摘 要水合碳酸镁（MgCO 3·xH2O）、碱式碳酸镁（xMgCO 3·yMg(OH)2·zH2O）、无水碳酸镁（MgCO 3）通常被统称为碳酸镁，碳酸镁是镁盐系列产品的重要无机化工原材料，在实验室里碳酸镁制备工艺中最基本、最重要的环节是其晶体生长结晶过程高纯度镁砂（magnesite clinker）和氧化镁（MgO）均可由碳酸镁前驱体高温煅烧制备，同时碳酸镁也因其晶体尺寸易于调节、形貌较为多样而被广泛应用于模板化制备纳米材料，如今正在逐渐替代昂贵模板法中传统的模板，以避免苛刻条件镁质材料因其资源相对丰富、价格相对低廉，功能化特殊形貌碳酸镁晶体将是结晶领域一个重要的研究方向本实验以六水氯化镁（MgCl 2·6H2O）作为镁源，碳酸氢铵（NH 4HCO3）作为碳源，制得重镁水（Mg(HCO 3)2-碳酸氢镁溶液），通过热解重镁水制备棒状水合碳酸镁（MgCO 3·xH2O），再由棒状水合碳酸镁（MgCO 3·xH2O）水热法制备玫瑰花状碱式碳酸镁（xMgCO 3·yMg(OH)2·zH2O）与块状无水碳酸镁（MgCO 3）。
最后通过热重分析仪（TGA-Thermo gravimetric analyzer）分析样品热失重曲线（TG- Thermo gravimetric），通过红外分析仪（IR）分析样品红外光谱图，通过扫描电镜（SEM-scanning electron microscope）查看样品微观形貌及尺寸，从而分析验证碳酸镁结晶过程以及影响其形貌的因素本文简单描述了镁质材料及其应用，重点介绍不同形貌碳酸镁晶体制备原理及步骤，并根据相关表征结果详细分析影响碳酸镁晶体形貌及尺寸大小的因素，同时文章也对实验中出现的问题进行了简单分析关键词：晶体；碳酸镁；功能化；特殊形貌；影响因素ABSTRACTHydrated magnesium carbonate (MgCO3·xH2O), basic magnesium carbonate (xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O) and anhydrous magnesium carbonate(MgCO3) are commonly referred to as magnesium carbonate. Magnesium carbonate is an important inorganic chemical raw material of magnesium products, the most basic and the most important link when produce magnesium carbonate in the laboratory is the crystallization and growth process. High purity magnesite clinker and magnesia were prepared by calcining magnesium carbonate in high temperature,plus, because of its crystal size is easy to adjust and its variety of forms, magnesium carbonate is used as a template to prepare nanomaterials,because of its crystal size is easy to adjust and the morphology is more diverse.Nowadays, magnesium carbonate is gradually replace the expensive traditional template to avoid harsh conditions. Magnesia material is an important research direction of crystalline field because of its more abundant resources and cheaper prices.This experiment use magnesium chloride hexahydrate(MgCl2·6H2O) as the magnesium source and ammonium bicarbonate(NH4HCO3) as the carbon source to prepare heavy magnesium water(Mg(HCO3)2-magnesium bicarbonate solution), the rod hydrated magnesium carbonate (MgCO3·xH2O) is made of magnesium heavy water by pyrolysis, then the rod hydrated magnesium carbonate(MgCO3·xH2O) as a material to prepare rose like basic magnesium carbonate(xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O) and the cube anhydrous magnesium carbonate(MgCO3) by hydrothermal method. Finally, analysis the thermo gravimetric(TG) curves of the samples by thermo gravimetric analyzer(TGA), analysis IR spectra of the samples by Infrared spectroscopy, view the sample morphology and size by scanning electron microscopy(SEM), to know magnesium carbonate crystallization and the factors that may affecting its morphology.This paper briefly describes the magnesia materials and their applications, focusing on the preparation of different morphologies magnesium carbonate crystals principles and procedures. According to the relevant characterization results, we analysis the factor of magnesium carbonate on crystal morphology and size. Meanwhile, the article explain the cause of some problems in experiment.Key words: crystals; magnesium carbonate; functional; special morphology;influencing factors目 录1 绪论 ....................................................11.1 引言 ..................................................11.2 晶体及其本质 ..........................................21.3 晶体的生长机理 ........................................31.4 碳酸镁性质及分类应用 ..................................51.5 碳酸镁的经典制备方法 ..................................61.6 本论文研究的内容及其意义 .............................112 实验部分 ...............................................132.1 实验药品与仪器 .......................................132.2 实验原理 .............................................132.3 实验步骤 .............................................142.4 材料表征 .............................................163 结果与讨论 .............................................183.1 三种碳酸镁的结构组成分析 .............................183.2 三种碳酸镁微观形貌的影响因素 .........................234 结论与展望 .............................................32参考文献致 谢天津科技大学 2014 届本科生毕业论文01 绪论1.1 引言现代科技发展依托材料科技的进步，材料科学伴随着现代科技发展，构建中国特色社会主义离不开科技进步与材料科技的发展，随着众多学者对材料科学（Materials Science）的不断深入研究，我们对无机非金属（Nonmetallic）材料的认识正在逐步加深，本文主要介绍备受瞩目的无机非金属材料之一的镁质材料碳酸镁的制备与表征。
镁元素（Mg）是我们赖以生存的家园地壳中含量较为丰富的金属（Metal ）元素之一，其丰度质量含量（即质量百分比）全球排位暂居第八（VIII），统不完全统计约占地壳质量的百分之 2.3至百分之2.5之间在地球自然界中，镁元素通常以化合物（Compounds）形态分别存在于盐湖、井下卤水、茫茫海水和1490余种现今已知的矿物矿石中我国地域广阔，物产丰富，镁资源蕴藏储量在地球范围内居于首位（NO.1），相关部门公布统计结果约占地球全部镁储量的1/4，其中约70.3亿吨是存在于矿产之中的固体（Solid）镁源，约49.9 亿吨液体（Liquid）镁质资源以氯化镁（MgCl 2）、硫酸镁（MgSO 4）的形式分布于盐湖（Salt lake）、井下卤水（Brine ）和茫茫海水（Seawater ）中固体镁源主要包含菱镁矿和白云石矿，其中优质菱镁矿(MgCO 3)主要分布于我国东北辽宁省，此地区的菱镁矿中氧化镁（MgO）含量高达45.99%，储量约为39.9亿吨，占世界菱镁矿总储量的28.29%，也正是因为如此，中国辽宁赢得了“中国镁都”之美誉白云石(MgCO3·CaCO3或Ca·Mg(CO 3)2)矿几乎分布于我神州大地的每一省市和地区，其统计储量约39.98亿吨，储量较为丰富，应用价值相对较高。
我国液体镁质资源主要蕴藏在青海省盐湖，氯化镁储量约31.79亿吨、硫酸镁约16.1亿吨，占我国镁盐储量的88%以上 [1-3]2013年9月齐鲁大地山东省寿光市卫东化工有限公司国家级卤水资源综合利用工程通过验收，此外青海湖研究所、天津科技大学等相关国家事业单位都在从事卤水综合。