一种片状多孔硼化钴粉体及其制备方法与流程

本发明属于无机粉体制备技术领域，具体涉及一种具有片状多孔形貌的结晶硼化钴(Co-B)粉体的制备方法。

背景技术：

非晶态Co-B是一类具有短程有序，长程无序结构特点的新型材料，在热力学上属于亚稳态。目前Co-B粉体以其良好的催化活性，加氢活性和氢解活性，已被广泛应用作加氢反应和现场制氢反应的催化剂。

载体可使催化剂组分分散在载体表面上，获得较高的比表面积，提高单位质量活性组分的催化效率。因此，载体一方面需要具有合适的形状和机械强度，另一方面还需要具有良好的惰性，即载体不能与催化剂或原料发生反应。显然，使用具有多孔结构的结晶Co-B粉体作为非晶Co-B催化剂的载体比其他载体在化学相容性上更具有优势。目前，结晶Co-B粉体一般采用机械化学法和自蔓延燃烧法合成。但是，这两种方法所合成的Co-B粉体比表面积小，不具有多孔结构，并不适合作为催化剂载体。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有片状多孔形貌的结晶硼化钴粉体的制备方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明提供了一种片状多孔硼化钴粉体，该粉体为结晶态，成分为CoB，Co₂B，Co₃B，Co₄B中的一种或几种，由平均厚度20nm，平面尺寸200～300nm的纳米片组成，所述纳米片交错连接形成开放式的多孔结构。

本发明同时提供了上述片状多孔硼化钴粉体的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将微米级金属钴粉、无定形硼粉和碱金属氯化物粉体混合；

所述微米级金属钴粉和无定形硼粉的摩尔比为1～6：1；所述碱金属氯化物为氯化钠、氯化钾中的一种或两种，其质量为微米级金属钴粉和无定形硼粉的5～15倍；

(2)将步骤(1)得到的混合粉体放入刚玉坩埚中，在氩气气体保护下热处理后自然冷却；

所述热处理温度为900℃以上，热处理时间为0.5～2h；

(3)将步骤(2)得到的混合物放入1.0～4.0mol/L的盐酸中浸泡2～8h，过滤，清洗，干燥后即得到片状多孔硼化钴粉体。

优选的，在步骤(1)中，所述碱金属氯化物为氯化钠和氯化钾的混合物，其摩尔比为1：1。

本发明的制备过程具有如下特点：本发明在金属钴和无定形硼粉的固相反应过程中引入了碱金属氯化物。碱金属氯化物在片状多孔Co-B粉体的制备中具有以下两个作用：(1)作为阻隔剂，抑制金属钴和无定形硼粉之间的剧烈反应，使反应速率可控；(2)碱金属氯化物在658～801℃熔融，为反应提供一个液相环境，Co-B晶粒在液相环境中发生晶粒生长，形成片状多孔结构。

本发明所得到的硼化钴粉体为结晶态，并具有片状多孔结构，既可以作为催化剂载体材料，又是一种具有潜力的无机功能材料。

附图说明

图1为本发明实施例1制得的Co-B粉体的X射线衍射(XRD)图谱。

图2为本发明实施例1制得的Co-B粉体的扫描电子显微镜(SEM)照片。

具体实施方式

为了进一步了解本发明的技术内容，以下结合附图和实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。

实施例1

将微米级金属钴粉和无定形硼粉(摩尔比为1:1)与10倍质量的氯化钠/氯化钾(摩尔比为1：1)粉体混合均匀后放入刚玉坩埚中，在氩气保护下加热至1000℃，保温1h后自然冷却，然后将产物放入1.0mol/L的盐酸中浸泡2h，过滤，分别用水和乙醇清洗多次，干燥即得到片状多孔Co-B粉体。

图1为本实施例所制备Co-B粉体的XRD图谱，可以看出，本实施例所制备的粉体为结晶态的CoB和Co₂B。图2为本实施例所制备Co-B粉体的SEM照片，可以看出，该粉体由许多厚度约20nm的纳米片组成，这些纳米片交错连接形成开放式的多孔结构。

实施例2

将微米级金属钴粉和无定形硼粉(摩尔比为2.5:1)与5倍质量的氯化钠粉体混合均匀后放入刚玉坩埚中，在氩气保护下加热至1000℃，保温1h后自然冷却，然后将产物用2.0mol/L的盐酸中浸泡4h，过滤，分别用水和乙醇清洗多次，干燥即得到片状多孔Co-B粉体(由Co₂B和Co₃B组成)。

实施例3

将微米级金属钴粉和无定形硼粉(摩尔比为4:1)与5倍质量的氯化钠粉体混合均匀后放入刚玉坩埚中，在氩气保护下加热至1100℃，保温1h后自然冷却，然后将产物用3.0mol/L的盐酸中浸泡5h，过滤，分别用水和乙醇清洗多次，干燥即得到片状多孔Co-B粉体(由Co₃B和Co₄B组成)。

实施例4

将微米级金属钴粉和无定形硼粉(摩尔比为6:1)与10倍质量的氯化钾粉体混合均匀后放入刚玉坩埚中，在氩气保护下加热至900℃，保温2h后自然冷却，然后将产物用4.0mol/L的盐酸中浸泡8h，过滤，分别用水和乙醇清洗多次，干燥即得到片状多孔Co-B粉体(由Co₃B和Co₄B组成)。