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二氫化鎂

鎖定
二氫化鎂,又名氫化鎂,是一種無機化合物化學式MgH2,為白色結晶性粉末,主要用作儲運氫材料。
中文名
二氫化鎂
外文名
Magnesium hydride
別    名
氫化鎂
化學式
MgH2
分子量
26.32
CAS登錄號
7693-27-8
EINECS登錄號
231-705-3
密    度
1.45 g/cm³
外    觀
白色結晶性粉末
應    用
用作儲運氫材料
危險性符號
F;Xi

二氫化鎂結構

通常情況下,為α-MgH2金紅石型四方晶體結構,在高壓條件(大於1GPa)下可以轉變為斜方γ-MgH2,但γ-MgH2亞穩相,温度高於350℃時會轉變為穩態的α-MgH2。從左往右依次為α、β、γ構型。
MgH2的幾種不同結構 MgH2的幾種不同結構

二氫化鎂理化性質

二氫化鎂物理性質

密度:1.45g/cm3
外觀:白色結晶性粉末

二氫化鎂化學性質

MgH2可以通過水解和熱解兩種方式來製備氫氣:
1、氫化鎂和水反應,生成氫氣和氫氧化鎂
2、氫化鎂在1個標準大氣壓下加熱至289℃,會分解成鎂和氫:

二氫化鎂用途

儲運氫材料
對於氫化物儲氫材料的研究,最早開始於美國Brookhaven國家實驗室 [1]  後來隨着機械合金化等合成方法的出現,揭開了廣泛研究鎂基儲氫材料時代的序幕。
氫化鎂由於儲氫容量高(~7.6 wt%/~110 kg·m-3)、儲量豐富、價格低廉、質量輕和可逆性好,並且在乾燥空氣中非常穩定,運輸很容易,被廣泛認為是最具應用前景的儲氫材料之一 [2]  ;相比較傳統的高壓氣態儲運氫技術,具有顯著的安全優勢,能夠達到多方面的應用要求。
水解產氫原材料
氫化鎂水解在室温下就能進行,放氫量為15.2%(不把水計算在內),是熱分解放氫量的2倍,是一種非常有潛力的產氫材料 [3]  ,被嘗試用在健康飲料沐浴劑、化妝品、醫療等方面 [2] 
生物醫學領域的應用
氫化鎂與水反應可以生成H2和Mg(OH)2 [3]  ,可實現鎂離子和氫氣共補。
鎂離子是生物體內多種酶系統的重要輔助因子,在人體新陳代謝中發揮着重要的生理功能 [4-5]  。氫氣具有抗氧化、抗炎症和抗細胞凋亡生物效應,對人類常見的如心血管疾病、糖尿病、老年痴呆症、甚至腫瘤等70多種慢性疾病均具有良好的輔助治療效果 [6] 
所以,MgH2在生物醫學領域具有廣闊的發展前景,值得臨牀醫學健康保健領域的重視。
農業領域的應用
氫化鎂與水的反應除了產生氫氣形成富氫水之外,還有Mg2+離子。 [3] 
鎂是植物生長所必須的中量營養元素,它不僅以葉綠素的組成成分對光合作用有重要影響,又是植物體內多種酶的活化劑。 [7]  氫氣可以調節植物激素的作用,提高植物的抗逆性,促進植物的營養吸收,改善土壤微生物羣落結構,有利於植物生長髮育 [8] 
取氫化鎂、吲哚丁酸鉀膨潤土以重量比10:0.0001:100的比例攪拌均勻,用造粒機製成直徑3mm-10mm的顆粒,用包膜機器噴塗一層木蠟油,再撒一層粘土粉末或滑石粉,可製成氫化鎂緩控釋複合氫肥。研究表明,該氫化鎂緩控釋複合氫肥可應用於促進植物生根。 [8] 

二氫化鎂消防措施

危險特性:強還原劑,與氧化劑能發生強烈反應。化學反應活性較高,遇水或酸發生反應放出氫氣及熱量,能引起燃燒。
滅火方法:消防人員須戴好防毒面具,在安全距離以外,在上風向滅火。
滅火劑:二氧化碳、砂土。禁止用水和泡沫滅火。

二氫化鎂泄漏應急處理

隔離泄漏污染區,限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給式呼吸器,穿全棉防毒服。不要直接接觸泄漏物。
小量泄漏:用乾燥的砂土或類似物質覆蓋。使用無火花工具收集。
大量泄漏:收集回收或運至廢物處理場所處置。

二氫化鎂防護措施

工程控制:嚴加密閉,提供充分的局部排風
呼吸系統防護:可能接觸其粉塵時,必須佩戴防塵面具全面罩)。緊急事態搶救或撤離時,應該佩戴空氣呼吸器
眼睛防護:呼吸系統防護中已作防護。
身體防護:穿膠布防毒衣
手防護:戴橡膠手套
其他防護:工作現場禁止吸煙、進食和飲水。工作完畢,淋浴更衣。保持良好的衞生習慣。

二氫化鎂操作處置與儲存

操作注意事項:密閉操作,提供充分的局部排風。防止粉塵釋放到車間空氣中。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴防塵面具(全面罩),穿膠布防毒衣,戴防火手套。遠離火種、熱源,工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統和設備。避免產生粉塵。避免與酸類、酸酐、氧化劑、醇類、鹵素接觸。尤其要注意避免與水接觸。在氮氣中操作處置。配備相應品種和數量的消防器材泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。
儲存注意事項:儲存於乾燥清潔的倉間內。相對濕度保持在75%以下。儲存於陰涼、乾燥、通風良好的庫房。遠離火種、熱源。防止陽光直射。包裝必須密封,切勿受潮。應與酸類、酸酐、氧化劑、醇類、鹵素、食用化學品等分開存放,切忌混儲。採用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。
參考資料
  • 1.    高世超. 鐵族納米複合催化劑對氫化鎂儲氫材料的催化改性及其機理研究[D]. 浙江大學. 2020: 13-15.
  • 2.    錢躍言等 . MgH2 的製備技術及其用途[J]. 浙江化工. 2012,43(12): 33-36.
  • 3.    楊波, 鄒建新, 曾小勤, 丁文江. 改善鎂/氫化鎂水解放氫性能研究進展[J]. 有色金屬工程, 2019, 9(09): 10-16.
  • 4.    王武. 預防性靜滴鉀離子、鎂離子對急性心梗後併發室性心律失常的預防作用[J]. 藥物評價研究. 2019, 42(11), 2218-2221.
  • 5.    劉金香. 人體中鎂離子的生理生化功能[J]. 江西教育學院學報(自然科學).2001, 6(22): 44-46.
  • 6.    劉楊, 王傲迪, 蒙茹茹, 馬凱, 劉曉軍. 氫氣分子在生物醫學領域研究進展[J]. 醫學信息, 2019, 31-33.
  • 7.    金昆. 土壤對鎂的吸附解吸特性研究[M]. 西南大學. 2002.
  • 8.    中國科學院華南植物園. 緩控釋氫肥或複合氫肥的製備方法與應用[P]. 專利號: CN201610747544.3