溶胶-凝胶法制备SiO2包覆氧化镁复合粉体及其性能研究

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2025.06.006

耐火材料 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (6): 488-494.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2025.06.006

溶胶-凝胶法制备SiO₂包覆氧化镁复合粉体及其性能研究

周张燕¹⁾, 曹济源¹⁾, 马北越¹⁾, 李广明²⁾, 宋娜²⁾, 班霞²⁾, 刘永利²⁾, 张呈呈²⁾, 赵广义³⁾

1)东北大学冶金学院多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室辽宁沈阳 110819
2)大石桥市美尔镁制品有限公司辽宁营口 115199
3)辽宁科之镁新材料研究有限公司辽宁沈阳 110819

收稿日期:2025-03-21 出版日期:2025-12-15 发布日期:2025-12-23
通讯作者: 马北越,男,1978年生,博士,教授。E-mail:maceramic@126.com
作者简介:周张燕:女,1997年生,博士研究生。E-mail:zzy1109812710@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(U20A20239)。

Preparation of SiO₂-coated MgO composite powders by sol-gel method and their properties

Zhou Zhang-yan, Cao Jiyuan, Ma Beiyue, Li Guangming, Song Na, Ban Xia, Liu Yongli, Zhang Chengcheng, Zhao Guang-yi

First author’s address:Key Laboratory for Ecological Metallurgy of Multimetallic Mineral (Ministry of Education),School of Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110819,Liaoning,China

Received:2025-03-21 Online:2025-12-15 Published:2025-12-23

摘要/Abstract

摘要： 针对氧化镁易团聚且无法在溶胶体系中实现均匀分散等问题,首先探究了焦磷酸钠添加质量分数(0~2.5%)、悬浮液pH(7.9~11.5)及超声分散时间(0~20 min)对氧化镁粉体分散性与稳定性的影响;随后以硅酸钠为原料,采用溶胶-凝胶法,通过调控包覆时间(1~9 h)、包覆温度(55~95 ℃)、悬浮液pH(7.5~11.3)及硅酸钠溶液质量分数(1%~5%),研究了上述参数对SiO₂包覆氧化镁粉体表面特性的影响。结果表明:当焦磷酸钠添加量小于1.5%(w),pH小于11.5,超声分散时间小于5 min时,氧化镁粉体的分散性随上述参数的增大而提升;当焦磷酸钠添加量大于1.5%(w),超声分散时间超过5 min时,氧化镁粉体分散性逐渐降低;采用SiO₂包覆氧化镁后,随着包覆时间的延长,包覆温度(55~65 ℃)的升高以及pH的增大,氧化镁粉体分散性均先增强后降低。综上所述,当包覆时间为7 h,包覆温度为65 ℃,pH稳定在 10.5,硅酸钠溶液质量分数为5%时,氧化镁粉体的分散性最佳,其d₅₀为45.2 μm,d₉₀为70.5 μm,比表面积降至最小值792 m²·kg^-1。

关键词: 氧化镁, 溶胶-凝胶法, SiO₂包覆, 包覆时间, 包覆温度

Abstract: To address the challenges associated with the agglomeration of magnesia and its poor dispersion stability in sol systems,the effects of the sodium pyrophosphate additions (0-2.5 mass%),suspension pH (7.9-11.5),and ultrasonic dispersion time (0-20 min) on the dispersity and stability of the magnesia powder were investigated.Subsequently,SiO₂-coated magnesia powders were prepared using sodium silicate as the raw material through the sol-gel method.The influence of the coating time (1-9 h),coating temperature (55-95 ℃),suspension pH (7.5-11.3),and sodium silicate solution mass fraction (1%-5%) on the surface properties of the powders was studied.The results indicate that within certain ranges (the sodium pyrophosphate addition <1.5%,the pH <11.5,and the ultrasonic dispersion time <5 min),the dispersity of the magnesia powders improves with the above parameter values increasing;while at the sodium pyrophosphate addition >1.5% and ultrasonic dispersion time >5 min,the dispersity gradually deteriorates.After being coated with SiO₂,as the coating time prolongs,the coating temperature increases from 55-65 ℃,or the pH rises,the dispersity of the magnesia powders first increases and then decreases.Generally,under the following conditions:coating time of 7 h,coating temperature of 65 ℃,pH of 10.5,and sodium silicate solution mass fraction of 5%,the magnesia powder exhibits the optimal dispersity,with d₅₀=45.2 μm,d₉₀=70.5 μm,and the minimum specific surface area of 792 m²·kg^-1.

Key words: magnesia, sol-gel method, SiO₂ coating, coating time, coating temperature

中图分类号:

TQ175

周张燕, 曹济源, 马北越, 李广明, 宋娜, 班霞, 刘永利, 张呈呈, 赵广义. 溶胶-凝胶法制备SiO₂包覆氧化镁复合粉体及其性能研究[J]. 耐火材料, 2025, 59(6): 488-494.

Zhou Zhang-yan, Cao Jiyuan, Ma Beiyue, Li Guangming, Song Na, Ban Xia, Liu Yongli, Zhang Chengcheng, Zhao Guang-yi. Preparation of SiO₂-coated MgO composite powders by sol-gel method and their properties[J]. Refractories, 2025, 59(6): 488-494.

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Preparation of SiO₂-coated MgO composite powders by sol-gel method and their properties

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