專利名稱：一種二十面體晶態納米鎳鈷合金的制備方法
技術領域：
本發明屬于材料技術領域，尤其是涉及一種二十面體晶態納米鎳鈷合金的制備方法。
背景技術：
納米科學技術是20世紀80年代末產生的一項正在迅猛發展的新技術。所謂納米技術是指用若干分子或原子構成的單元——納米微粒，制造材料或微型器件的科學技術。納米微粒是指尺寸介于I IOOnm之間的金屬或半導體的細小顆粒。納米微粒所具有的特殊結構層次，賦予了它許多特殊的性質和功能，納米粒子具有大的比表面積，表面原子數、表面能和表面張力隨粒徑的下降急劇增加，表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應、宏觀量 子隧道效應及介電限域效應等導致納米粒子的熱、磁、光、敏感特性和表面穩定性等不同于常規粒子，這就使它具有廣泛的應用前景。納米粒子的化學特性主要表現在其高效率的催化及選擇性方面。納米粒子由十尺寸小，表面所占的體積百分數大，表面的鍵態和電子態與顆粒內部不同，表面原子配位不全等導致表面的活性位置增加，這就使它具備了作為催化劑的基本條件。最近，關于納米粒子表面形態的研究指出，隨著粒徑的減小，表面光滑程度變差，形成了凸凹不平的原子臺階，這就增加了化學反應的接觸面。從其它文獻的報道中，有利用水熱合成、回流的方法得到了許多金屬的立方體、八面體、十二面體、二十面體。但一般都是單獨貴金屬或含有貴金屬的合金。目前未見基于簡單方法合成NiCo的二十面體這種多面體物質的報道。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種工藝簡單、產品形貌穩定、純度高的二十面體晶態納米鎳鈷合金的制備方法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種二十面體晶態納米鎳鈷合金的制備方法，其特征在于，該方法是在堿性的條件下，使鎳鹽和鈷鹽在高溫下被1，2_丙二醇還原，得到二十面體晶態納米鎳鈷合金。所述的方法具體包括以下步驟在清洗處理后的反應釜中加入無水乙醇，將摩爾比為I : I : 2的鎳鹽、鈷鹽和NaOH溶液加入反應釜中，然后加入1，2-丙二醇，超聲處理5 IOmin后，在馬弗爐210°C加熱6h，冷卻后進行后處理即得產品。所述的無水乙醇的加入量與NaOH溶液體積相等。所述的1，2-丙二醇的加入量為NaOH溶液體積的7 10倍。所述的反應釜為聚四氟乙烯反應釜，反應釜的清洗是將反應釜先用酸清洗，然后裝滿蒸餾水加熱至100°c，再用蒸餾水清洗，晾干。所述的酸為0. I 0. 2mol/L鹽酸或0. I 0. 2mol/L硫酸。所述的鎳鹽為NiC2O4 2H20,所述的鈷鹽為CoC204。
所述的后處理是將冷卻后得到的黑色物質轉移至離心管中，分別用去離子水和乙醇洗滌各洗滌3次，以4000rpm的轉速離心分離出沉淀，棄去離心液；直到離心液無色澄清，收集所需產物，將新制得的產物溶解于15ml乙醇中，密封存于樣品管中。與現有技術相比，本發明具有以下優點I.本發明實現了利用常溫下可溶于水的草酸鹽為還原反應的前驅體，通過水熱合成法制備合金，首次合成了具有二十面體的NiCo晶態的納米粒子。為無機合成提供了一種新的材料。2.本方法對產物的合金形貌有很高的調控性。 3.本發明分別采用簡單無機鹽作為反應物，具有很強的通用性。4.本發明制備的產物具有良好的催化性能，可以作為高性能化學催化劑，有較為廣闊的發展前景和應用空間。5.本發明工藝簡單，制備條件通用，產物形貌穩定、純度高，且產物處理方便簡潔，適合于中等規模工業生產。
圖I為實施例I中在200nm的倍數下得到的產物TEM照片；圖2為實施例I中產物的EDS圖譜；圖3為實施例I中產物的電子衍射光環；圖4為實施例I中產物的XPS譜圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例I制備Ni48Co52 二十面體納米粒子的方法，包括以下步驟第一步，反應釜用稀酸處理后，盛滿蒸餾水，加熱至10(TC。然后用蒸餾水清洗，晾干備用;第二步，向干凈的反應釜中加入一吸管無水乙醇。第三步，分別準確稱取0. 7465g 的 NiC2O4 *2H20,0. 7472g 的 CoC2O4 和 I. 2g 的 NaOH置于燒杯中，加入IOml去離子水，充分攪拌使其溶解，然后轉移至25ml容量瓶中，配置成0. 12mol/L NiC204、0. 12mol/L CoC2O4U. 2mol/L NaOH 水溶液。第四步，向上述溶液中加入約Iml乙醇、0. 5ml NiC204、0. 5ml CoC2O4>Iml配好的NaOH，然后加入7ml 1、2_丙二醇，超聲lOmin。裝上釜套，然后在馬弗爐中210°C加熱6h。第五步，反應完畢后，轉移黑色沉淀物到離心管中，分別用去離子水和乙醇洗，以4000rpm的轉速離心分離出沉淀，棄去離心液；直到離心液無色澄清，收集所需產物。將新制得的產物溶解于15ml乙醇中，密封存于樣品管中。圖I為產物的透射電子顯微鏡(TEM)照片，為NiCo 二十面體的納米粒子；圖2中EDS圖譜表明了 NiCo 二十面體合金成分Ni48Co52，與加入的金屬離子的比例相符；圖3中電子衍射光環照片顯示其為晶態的納米粒子。圖4中是XPS圖譜。實施例2
一種二十面體晶態納米鎳鈷合金的制備方法，該方法具體包括以下步驟(I)清洗反應釜反應爸用0. I 0. 2mol/L鹽酸處理后,盛滿蒸懼水,加熱至100°C。然后用蒸懼水清洗，晾干備用；(2)配制NaOH水溶液稱取一定量NaOH置于燒杯中，加入去離子水，充分攪拌使其溶解，轉移至容量瓶，稀釋至所需體積，制成I. 2mol/L的NaOH水溶液；(3)配制Ni、Co水溶液稱取適量NiC2O4 2H20, CoC2O4,置于燒杯中加入適量去尚子水,待其溶解后,轉移至容量瓶，稀釋至所需體積。攪拌均勻，配成0. 12mol/L NiC204、0. 12mol/LCoC204水溶液，待 用；(4)在反應釜中加入Iml無水乙醇，并將上述NiC2O4XoC2O4及NaOH溶液按摩爾比為I : I : 2的比例，總量Iml加入到反應釜中，然后加入1，2_丙二醇7ml，超聲lOmin。裝上釜套，在馬弗爐210°C加熱6h。自然冷卻至室溫，釜內得到黑色產物；(5)產物的后處理將得到的黑色物質轉移至離心管中，分別用去離子水和乙醇洗滌產物各洗滌3次，以4000rpm的轉速離心分離出沉淀，棄去離心液；直到離心液無色澄清，收集所需產物；將新制得的產物溶解于15ml乙醇中，密封存于樣品管中。實施例3一種二十面體晶態納米鎳鈷合金的制備方法，該方法具體包括以下步驟(I)清洗反應釜反應釜用0. I 0. 2mol/L硫酸處理后，盛滿蒸餾水，加熱至100°C。然后用蒸餾水清洗，晾干備用；(2)配制NaOH水溶液稱取一定量NaOH置于燒杯中，加入去離子水，充分攪拌使其溶解，轉移至容量瓶，稀釋至所需體積，制成I. 2mol/L的NaOH水溶液；(3)配制Ni、Co水溶液稱取適量NiC2O4 2H20, CoC2O4,置于燒杯中加入適量去尚子水,待其溶解后,轉移至容量瓶，稀釋至所需體積。攪拌均勻，配成0. 12mol/L NiC204、0. 12mol/LCoC204水溶液，待用；(4)在反應釜中加入Iml無水乙醇，并將上述NiC2O4XoC2O4及NaOH溶液按摩爾比為I : I : 2的比例，總量Iml加入到反應釜中，然后加入1，2_丙二醇10ml，超聲lOmin。裝上釜套，在馬弗爐210°C加熱6h。自然冷卻至室溫，釜內得到黑色產物；(5)產物的后處理將得到的黑色物質轉移至離心管中，分別用去離子水和乙醇洗滌產物各洗滌3次，以4000rpm的轉速離心分離出沉淀，棄去離心液；直到離心液無色澄清，收集所需產物；將新制得的產物溶解于15ml乙醇中，密封存于樣品管中。上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于這里的實施例，在不脫離本發明的范疇的情況下所做出的修改都 在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種二十面體晶態納米鎳鈷合金的制備方法，其特征在于，該方法是在堿性的條件下，使鎳鹽和鈷鹽在高溫下被1，2_丙二醇還原，得到二十面體晶態納米鎳鈷合金。
2.根據權利要求I所述的一種二十面體晶態納米鎳鈷合金的制備方法，其特征在于，所述的方法具體包括以下步驟在清洗處理后的反應釜中加入無水乙醇，將摩爾比為1:1: 2的鎳鹽、鈷鹽和NaOH溶液加入反應釜中，然后加入1，2-丙二醇，超聲處理5 IOmin后，在馬弗爐210°C加熱6h，冷卻后進行后處理即得產品。
3.根據權利要求2所述的一種二十面體晶態納米鎳鈷合金的制備方法，其特征在于，所述的無水乙醇的加入量與NaOH溶液體積相等。
4.根據權利要求2所述的一種二十面體晶態納米鎳鈷合金的制備方法，其特征在于，所述的1，2-丙二醇的加入量為NaOH溶液體積的7 10倍。
5.根據權利要求2所述的一種二十面體晶態納米鎳鈷合金的制備方法，其特征在于，所述的反應釜為聚四氟乙烯反應釜，反應釜的清洗是將反應釜先用酸清洗，然后裝滿蒸餾水加熱至100°c,再用蒸餾水清洗,晾干。
6.根據權利要求5所述的一種二十面體晶態納米鎳鈷合金的制備方法，其特征在于，所述的酸為0. I 0. 2mol/L鹽酸或0. I 0. 2mol/L硫酸。
7.根據權利要求2所述的一種二十面體晶態納米鎳鈷合金的制備方法，其特征在于，所述的鎳鹽為NiC2O4 2H20，所述的鈷鹽為CoC204。
8.根據權利要求2所述的一種二十面體晶態納米鎳鈷合金的制備方法，其特征在于，所述的后處理是將冷卻后得到的黑色物質轉移至離心管中，分別用去離子水和乙醇洗滌各洗滌3次，以4000rpm的轉速離心分離出沉淀，棄去離心液；直到離心液無色澄清，收集所需產物，將新制得的產物溶解于15ml乙醇中，密封存于樣品管中。
全文摘要
本發明涉及一種二十面體晶態納米鎳鈷合金的制備方法，該方法是在堿性的條件下，使鎳鹽和鈷鹽在高溫下被1，2-丙二醇還原，得到二十面體晶態納米鎳鈷合金。與現有技術相比，本發明方法對產物的合金組分含量有很高的調控性；分別采用簡單無機鹽作為反應物，具有很強的通用性；原材料易得，不需要催化劑、表面活性劑或模板，價格低廉。依據該方法所制備的產物具有良好的催化性能，可以作為高性能電化學催化劑，有較為廣闊的發展前景和應用空間；本發明工藝簡單，制備條件溫和，產物形貌穩定、純度高，且產物處理方便簡潔，適合于中等規模工業生產。
文檔編號C30B29/52GK102744416SQ201110098670
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月19日 優先權日2011年4月19日
發明者周士青, 孟祥國, 溫鳴, 程明珠 申請人:同濟大學