一种磷化镍微纳米材料的可控合成方法_2

文档序号:9228758阅读:来源:国知局
重金属吸附脱除、有机染料光催化降解方面表现了很好的催化性能,价廉易得,易于回收,在水污染防治方面具有很好的工业应用前景。
【附图说明】
[0019]图1不同磷镍摩尔比合成产物的X射线粉末衍射(XRD)谱图。
[0020]图2 η ( P)/n (Ni) =4时不同温度下合成产物的X射线粉末衍射(XRD)谱图。
[0021]图3 1^)/11(^)=4时水热合成附仏产物的扫描电镜(SEM)图。
[0022]图4 η (P)/n (Ni) =8时不同温度下合成产物的X射线粉末衍射(XRD)谱图。
[0023]图5 η (P)/n (Ni) =8时水热合成Ni2P产物的扫描电镜(SEM)图。
[0024]图6不同水热反应时间下合成产物的X-射线粉末衍射(XRD )谱图。
[0025]图7 Pb2+溶液浓度随Ni #5和Ni 2P的不同加入量的变化关系。
[0026]图8 Cd2+溶液浓度随不同Ni #5和Ni 2P的加入量的变化关系。
[0027]图9 Ni12P5^P Ni 2P存在时藏红T降解率随时间变化关系。
[0028]图10 Ni12PjP Ni 2P存在时甲基橙降解率随反应时间变化关系。
[0029]图11 Ni12P5^P Ni 2P存在时亚甲基蓝降解率随反应时间变化关系。
【具体实施方式】
[0030]以下结合实施例详细叙述本发明的【具体实施方式】。
[0031]实施例1
通过改变磷镍比合成附孑或祖仏:选取P/Ni摩尔比分别为1//1、2/1、4/1、6/1、8/1进行水热合成。仅以P/Ni摩尔比为6时说明之。将10.9009g (0.0375 moL)硝酸镍和50mL蒸馏水置于10mL烧杯中,充分搅拌至溶液澄清,然后加入6.975g(0.225moL)充分研磨后的红磷。将烧杯放入60°C带电磁搅拌的水浴锅内熟化2h,然后将此悬浊液移入10mL聚四氟乙烯作为内衬的高压反应釜中,密封,置于120°C恒温干燥箱中反应12h,实验中未添加表面活性剂。反应结束后取出反应釜,自然冷却到室温。收集高压釜中的黑色固体物质,并依次用热乙醇、蒸馏水进行离心洗涤,以除去掺杂在产物中未反应的无机物质,最后将所得产物在60°C下真空干燥12h。
[0032]图1为不同磷镍摩尔比合成产物的X射线粉末衍射(XRD)谱图。由图1可知,当初始 η (P) /n (Ni) =1/1 和 2/1 时,在 2 Θ =8.10,14.0。,19.9。,24.4。,28.2。,32.8。处出现的系列衍射峰可归属为Ni11 (HPO3)8 (OH)6(H)F44-1327),产物为一种亚磷酸的碱式盐。当初始η (P) /n (Ni) =4/1 时,在 2 Θ =32.V, 35.8。,38.4。,41.V, 44.4。,47.0。,49.0。出现了 Ni 12P5的特征衍射峰(PDF22-1190)。当初始磷镍摩尔比增至η (P) /n (Ni) =6/1和8/1时,在2 Θ =40.8°,44.6°, 47.3°, 54.4°处出现Ni 2P相的特征衍射峰(HF03-0953),且基线较为平坦,无任何杂质峰出现,说明水热合成反应后生成的是纯的六方相的磷化镍(Ni2P)。本实施例说明,初始磷镲摩尔比对产物的物相有较大的影响,红磷量少时无法合成磷化镲;磷镲比增加,有助于合成产物由祖12?5向Ni 2P转变,如欲实现Ni2P的控制合成,η (P) /n (Ni)的最小摩尔比应为6/1。
[0033]实施例2
通过改变水热温度合成Ni12P5^f 10.9009g硝酸镍(0.0375mol)和50ml蒸馏水置于10ml烧杯中,充分搅拌,直至溶液变澄清,然后加入4.65g (0.15mol)充分研磨后的红磷。水热反应温度分别设定在90°C、120°C、150°C和180°C,反应时间均为12h,溶剂为水,无表面活性剂添加。其余操作步骤同实施例1。
[0034]图2为n( P)/n(Ni)=4时不同温度下合成产物的X射线粉末衍射(XRD)谱图。由图可见,当 P/Ni=4 反应温度为 90°C 时,在 2 Θ =32.7°, 35.8°, 38.4°, 41.7°, 44.4°, 47.00,49.0。所出现的系列衍射峰归属为Ni12P5 (PDF22-1190),表明所得产物主要是Ni12P5,但所得谱图尚有许多杂质峰存在,说明此时水热反应尚不完全。当温度逐渐升至为120°C和150° C时,杂质峰越来越小,Ni12P5峰越来越强,150° C时所得的产物为比较纯净的四方相的Ni 12P5;当温度为180°C时,在2 Θ =8.1,14.0 °,19.9 °,24.4 °,28.2 °,32.8 °处出现的系列衍射峰可归属为Ni11 (HPO3) 8 (OH)6,产物为一种亚磷酸的碱式盐,说明随着温度升高,Ni12P5*大部分都已经转化为Ni11 (HPO3) 8 (OH)6O
[0035]图3是在120 °C下反应12h,η (P) /n (Ni) =4时所得到的Ni12P5的扫描电镜(SEM)图。由图可知,Ni12P5是由大量的球形颗粒密集堆积而成,球形颗粒直径大约10nm左右,球形颗粒间围成了一些大小不一的孔。
[0036]实施例3
通过改变水热温度合成祖12卩5或Ni 2P:将10.9009g硝酸镍(0.0375mol)和50ml蒸馏水置于10ml烧杯中,充分搅拌,直至溶液变澄清,然后加入9.3g (0.3mol)充分研磨后的红磷。水热反应温度分别设定在90°C、120°C、150°C和180°C,反应时间均为12h,溶剂为水,无表面活性剂添加。其余操作步骤同实施例1。
[0037]图4为n(P)/n(Ni)=8时不同温度下合成产物的X射线粉末衍射(XRD)谱图。由图可知,当反应温度为90°C时,在2 Θ =40.8°,44.6°,47.3°, 54.4°处出现的特征衍射峰可归属为Ni2P(PDF03-0953),峰强度较大,但在2 Θ =38.4°,49.0°处还出现了强度不大的特征衍射峰,可归属为Ni12P5 (PDF22-1190),说明该温度下水热反应产物主要为Ni2P,同时有少量Ni12P5O当温度为120°C时,在2 Θ =40.8°,44.6°,47.3°, 54.4°处出现的特征衍射峰可归属为Ni2P,峰比较尖锐,说明结晶度较高,且产品纯度很高,所得产物为纯的六方相结构的Ni2P。当温度为 150°C 时,在 2 θ =32.7。,35.8。,38.4。,41.7。,44.4。,47.0。,49.0。所出现的系列衍射峰归属为Ni12P5,但在2 Θ =40.8°处尚有微量Ni2P峰存在,即所得的产物除了四方相的Ni12P5之外尚有微量的Ni2P。当温度为180°C时,XRD图谱的峰位置与150°C时相同,只是不同晶面的衍射峰强度略有变化,所得的产物为纯的四方相的Ni12P5,没有其它杂质生成,产物纯度较高。本实施例说明,通过改变水热反应温度,可以实现磷化镍的相态可控合成,温度升高,有利于Ni2P向Ni12P5转变。
[0038]图5是在120°C下反应12h,n(P)/n(Ni)=8时所得到的Ni2P的扫描电镜(SEM)图。由图可知,Ni2P的形貌是大量的球形颗粒,相互之间紧密密集堆积,球形颗粒直径大约SOnm左右,球形颗粒间围成了一些大小不一的孔。
[0039]实施例4
通过改变水热反应时间合成纯净的Ni2P:将10.9009g (0.0375 moL)硝酸镍和50mL蒸馏水置于10mL烧杯中,充分搅拌至溶液澄清,然后加入6.975g(0.225moL)充分研磨后的红磷,将烧杯放入60°C带电磁搅拌的水浴锅内熟化2h,然后将此悬浊液移入10mL聚四氟乙烯作为内衬的高压反应釜中,密封,置于120°C恒温干燥箱中反应。水热反应时间分别设定为8h,12h,18h。其余操作步骤同实施例1。
[0040]图6是不同水热反应时间下合成产物的X射线粉末衍射(XRD)谱图。由图可知,水热反应8h时在XRD谱图上可以检索到Ni2P的衍射峰,但产物的结晶度比较差,且在15.2°处有杂质衍射峰的出现,说明反应时间太短原料没有完全反应生成Ni2P。延长反应时间至12小时,则可以得到结晶度良好的纯净的六方相的磷化镍(Ni2P),继续延长反应时间至18小时,所得产物仍为纯净的六方相的磷化镍(Ni2P)
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