一种不同镍钴比例的介孔镍钴合金材料的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种不同镍钴比例的介孔合金材料的制备方法，属于无机纳米材料制备工艺技术领域。
【背景技术】
[0002]具有介孔结构的金属材料即介孔金属，集合了纳米介孔材料及金属本身的特性，因而具备优异的物理和化学性能，介孔孔道又无定型孔壁构成，因此与微孔分子筛相比，介孔材料有较低的热稳定性和水热稳定性。特别是介孔金属由于其特殊的孔结构，量子效应及界面耦合效应，使其在选择性吸附与分离、太空材料、光电器件、电极材料等领域展现了引人注目的应用前景。事实上，介孔金属在催化领域有着更为意义深远的实际应用价值，因为介孔金属的孔径刚好落在分子尺寸，可以作为分子“微反应器”；同时由于其丰富的拓扑结构和较大的比表面积，能够更好地控制反应的选择性和活性。
[0003]目前制备介孔金属的方法主要分为硬模板法和软模板法。
[0004]硬模板法实际上是限制空间的组装，即在限制性介质环境中沉积所需的材料，最后用酸碱或有机溶剂溶解等方法去除模板，得到介观相多孔材料。在介孔金属的制备中用的最多的模板包括介孔氧化硅分子筛和胶态晶体。合成方法通常都是将强亲水性的“客体”无机前躯体通过浸渍、熔融或高温蒸发引入“主体”孔道内；然后通过高温分解或者通过化学还原、镀膜等方法，得到金属/硬模板复合物;去除模板后，客体反相复制主体，可以得到介孔金属。但是硬模板比较复杂，成本高，合成涉及很多步骤。
[0005]软模板法主要是用表面活性剂自组装形成的溶致液晶作为软模板。软模板法反应条件温和且合成过程的可控性好，制备的材料组成丰富。
[0006]通过对上述介孔结构合成的了解，我们结合前人的工作，选择软模板合成介孔金属合金，并对其中镍钴盐的比例加以调控，合成介孔镍钴合金颗粒。
【发明内容】
[0007]针对现有合成材料的改进，本发明提供一种不同镍钴比例的介孔镍钴合金材料的制备方法。
[0008]一种不同镍钴比例的介孔合金材料的制备方法，步骤如下。
[0009]I)称取金属盐(Ni盐，Co盐等):Η2θ:表面活性剂(Brij58)=
28wt%:25.3wt%:46.7 wt%,搅拌使其混合。
[0010]2)将步骤I)得到的混合物密封在小瓶中，在60?70°C下进行加热，在60°C下表面活性剂溶解，摇晃使其均匀混合呈流动的液晶状，混合进行20min后，自然冷却至室温，为使其混合更均匀，加热冷却交替进行3次后静置。
[0011]3)将静置得到的混合物与适量还原剂二甲氨基硼烷(DMAB) —起在25?30°C的恒温条件下还原反应24?48h。
[0012]4)还原反应完成后，用无水乙醇溶液清洗还原得到的产物，目的是除去其中残留的还原剂，后用去离子水清洗产物，除去其中未被还原的镍盐和钴盐，最后用无水乙醇和去离子水多次清洗得到样品。
[0013]产物的形貌通过扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)照片显示，采用日本日立公司S-4700型扫描电镜，日立公司H-800型透射电镜。
[0014]本发明利用无毒的原料合成高质量的介孔金属合金材料，且设计合理，操作简单，反应容易控制，重复性好，无污染，安全性好。
【附图说明】
[0015]图1为本发明之实施例1所制的镍钴摩尔比为70:30，介孔合金材料的扫描电镜图。
[0016]图2为本发明之实施例1所制的镍钴摩尔比为70:30，介孔合金材料的透射电镜图。
[0017]图3为本发明之实施例1所制的镍钴摩尔比为70:30，介孔合金材料的广角衍射图。
[0018]图4为本发明之实施例1所制的镍钴摩尔比为70:30，介孔合金材料在碱性条件下电解的线性扫描图。
【具体实施方式】
[0019]下面实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
[0020]以下实施例制备的介孔镍钴合金颗粒的形貌通过扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)照片显示，采用日本日立公司S-4700型扫描电镜，日立公司H-800型透射电镜。
[0021]实施例1
不同镍钴比例的介孔合金材料的制备方法，步骤如下。
[0022]I)称取一定量镍盐和钴盐(六水合氯化镍、六水合氯化钴)，0.54gH20及Ig表面活性剂Bri j58，搅拌使其混合。
[0023]2)将步骤I)得到的混合物密封在小瓶中，在60?70°C下进行加热，在60°C下表面活性剂溶解，摇晃使其均匀混合呈流动的液晶状，混合进行20min后，自然冷却至室温，为使其混合更均匀，加热、冷却交替进行3次后静置。
[0024]3)将静置后的混合物与适量还原剂二甲氨基硼烷(DMAB) —起在28?30°C的恒温条件下还原反应24?48h。
[0025]4)还原反应完成后，用无水乙醇溶液清洗还原得到的产物，目的是除去其中残留的还原剂，后用去离子水清洗产物，除去其中未被还原的镍盐和钴盐，最后用无水乙醇和去离子水多次清洗得到样品。
[0026]实施例2
介孔镍钴合金颗粒的制备方法，步骤同实施例1，不同之处是，镍钴摩尔比为100: O0
[0027]实施例3
介孔镍钴合金颗粒的制备方法，步骤同实施例1，不同之处是，镍钴摩尔比为95: 5。
[0028]实施例4 介孔镍钴合金颗粒的制备方法，步骤同实施例1，不同之处是，镍钴摩尔比为90: 10。
[0029]实施例5
介孔镍钴合金颗粒的制备方法，步骤同实施例1，不同之处是，镍钴摩尔比为85: 15。
[0030]实施例6
介孔镍钴合金颗粒的制备方法，步骤同实施例1，不同之处是，镍钴摩尔比为80: 20。[0031 ] 实施例7
介孔镍钴合金颗粒的制备方法，步骤同实施例1，不同之处是，镍钴摩尔比为75: 25。
[0032]实施例8
介孔镍钴合金颗粒的制备方法，步骤同实施例1，不同之处是，镍钴摩尔比为70:30。
[0033]图1所示为本实例制得的镍钴摩尔比为70:30，介孔镍钴合金材料的SEM照片，从图中可以看出样品由类似球形的颗粒组成，颗粒大小均匀，直径约为400nm左右。
[0034]图2所示为本实例制得的镍钴摩尔比为70:30，介孔镍钴合金材料的TEM照片，从图中可以看出样品看到有序的介孔孔道结构，这些介孔的孔径约为4nm。
[0035]图3所示为本实例制得的镍钴摩尔比为70:30，介孔镍钴合金材料的XRD照片，从图中可以看出样品在2Θ=45°处出现峰值，对应其111晶面，证明合成的镍钴合金颗粒为非定型态。
[0036]实施例9
介孔镍钴合金颗粒的制备方法，步骤同实施例1，不同之处是，镍钴摩尔比为65: 35。
[0037]实施例10
介孔镍钴合金颗粒的制备方法，步骤同实施例1，不同之处是，镍钴摩尔比为60: 40。
[0038]实施例11
介孔镍钴合金颗粒的制备方法，步骤同实施例1，不同之处是，镍钴摩尔比为50: 50。
[0039]实施例12
介孔镍钴合金颗粒的制备方法，步骤同实施例1，不同之处是，镍钴摩尔比为30: 70。
[0040]实施例13
介孔镍钴合金颗粒的制备方法，步骤同实施例1，不同之处是，镍钴摩尔比为O: 100。[0041 ] 实施例14
不同镍钴比例的介孔合金颗粒电化学性能表征，称取0.5mg催化剂分散在无水乙醇中分散，用GAMRY仪器，在三电极体系中进行催化性能测试，电解液为IM的NaOH溶液，扫速为2mV/s0
[0042]图4所示为本实例制得的镍钴摩尔比为70:30，介孔镍钴合金颗粒在碱性条件下的线性扫描图，其起始还原电位为52mV。
【主权项】
1.一种不同镍钴比例的介孔合金材料的制备方法，步骤如下: 1)称取不同摩尔比的金属盐(Ni盐，Co盐):H20:表面活性剂(Brij58) =28wt%:25.3wt%:46.7 wt% ； 2)将步骤I)得到的混合物密封在小瓶中，在60?70°C下进行加热，在60°C下表面活性剂溶解，摇晃使其均匀混合呈流动的液晶状，混合进行20min后，自然冷却至室温，为使其混合更均匀，加热冷却交替进行3次后静置； 3)将静置得到的混合物与适量还原剂二甲氨基硼烷(DMAB)—起在25?30°C的恒温条件下还原反应24?48h; 4)还原反应完成后，用无水乙醇溶液清洗还原得到的产物，目的是除去其中残留的还原剂，后用去离子水清洗产物，除去其中未被还原的镍盐和钴盐，最后用无水乙醇和去离子水多次清洗得到样品。2.如权利要求1所述的一种不同镍钴比例的介孔合金材料的制备方法，其特征在于，用加热的方式来形成溶致液晶。3.如权利要求1所述的一种不同镍钴比例的介孔合金材料的制备方法，其特征在于，溶致液晶作为软模板，能够形成有序的介孔结构。4.如权利要求1所述的一种不同镍钴比例的介孔合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(I)所述的不同摩尔比的是指按实验设计的几种比例，称取不同量的金属盐进行均匀混合，最终所制得的材料中的各金属盐的比例不同。5.如权利要求1所述的一种不同镍钴比例的介孔合金材料的制备方法，其特征在于，利用还原剂DMAB的蒸气来进行还原反应。6.如权利要求1所述的一种不同镍钴比例的介孔合金材料的制备方法，其特征在于，可以制备出内部结构和外部形貌不同的金属合金颗粒。
【专利摘要】本发明涉及一种不同镍钴比例的介孔合金材料的制备方法，属于无机纳米材料制备领域。本发明利用溶致液晶作为软模板，对镍钴的比例加以调控，用还原剂二甲胺基甲硼烷的蒸气来进行还原反应，合成了不同镍钴比例的介孔合金纳米材料，并对其催化水解的性能进行了表征。本发明技术方案设计新颖合理，生产流程简单，反应易控，重复性好，无污染，安全性好。所制得的不同镍钴比例的介孔合金材料，在电解水制氢中表现出良好的催化性能，在碱性条件下具有良好的稳定性，且介孔材料完整地复制了软模板的结构，介孔大小约为4nm，颗粒大小约为400nm。
【IPC分类】B22F9/24
【公开号】CN105618782
【申请号】CN201610002299
【发明人】徐联宾, 曹佳, 陈建峰
【申请人】北京化工大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月6日