成果简介：氧化镁材料由于具有独特的物理化学性质而被广泛用于环境废水中染料（如色素刚果红）的处理，但目前已有的氧化镁由于吸附容量低，很难满足环境废水中染料高性能吸附的要求。为了解决这一问题，本成果通过在硝酸镁和碳酸钠反应体系中加入少量的硅酸钠作为氧化镁的性能调节剂，采用共沉淀法制备出了目前吸附量最大的氧化镁吸附剂，其对色素刚果红的最大吸附容量可达q_m = 3236 mg g^-1。经过系列实验的研究发现硅酸钠的加入量、搅拌时间和焙烧温度等实验参数对制备氧化镁材料的吸附能力有着重要的影响，而与材料的比表面积、孔体积等相关性较小；同时发现氧化镁对刚果红的吸附动力学和热力学过程分别符合准二级动力学和Langmuir吸附模型。本成果发展的氧化镁材料由于制备过程简单、材料形貌可控、吸附容量高等特点，有望成为一种低廉、高效的环境废水中色素的处理材料。

图1 (a)为Mg(NO₃)₂溶液与加少量Na₂SiO₃的Na₂CO₃溶液反应生成的前驱体在马弗炉中550 ^oC下恒温焙烧所得MgO的扫描电镜图片；(b)为加少量Na₂SiO₃与不加Na₂SiO₃所制备MgO对不同浓度刚果红的吸附量。

图2 (a)和(b)分别为在Mg(NO₃)₂和Na₂CO₃反应体系中加不同Na₂SiO₃（0-0.5 g）所制备的0.01 g MgO对浓度为2500 mg/L刚果红溶液吸附效果的手机照片图和图片中对应溶液稀释20倍后的紫外谱图；(c)为在Mg(NO₃)₂和Na₂CO₃反应体系中加不同Na₂SiO₃（0-0.5 g）所制备的0.01 g氧化镁的CO₂-TPD图。

创新点：

（1）通过在反应中添加少量的添加剂，从而极大地提高材料的吸附性能，且这种方法适用于棒状、球形和梯形等多种形貌的材料；（2）与当前文献报道的其它材料对水溶液中刚果红的吸附能力相比，该方法合成的棒状氧化镁是目前吸附量最大的氧化物材料；（3）通过对硅酸钠的添加量、搅拌时间和焙烧温度等一系列实验条件探究，首次发现材料的吸附性能与其表面碱性有极大的相关性；（4）与其他氧化镁的合成路径相比，该方法更简单、更可控和更方便于产业化生产对刚果红溶液具有超高吸附量的氧化镁材料。

作品成员信息：白宗权 2015级 化学工艺

指导教师信息：张智平  教授  功能材料的开发及应用