一种三元Bi-In-Sn纳米合金材料及其液相超声制备方法

本发明属于纳米材料合成，尤其涉及一种三元bi-in-sn纳米合金材料及其液相超声制备方法。

背景技术：

1、后过渡族金属及其熔点低于330℃的多元合金现在越来越受到科学界的关注。由于其特殊的热、电和化学特性，这些材料通常被称为液态金属(lms)。由于在催化、能源储存、药物运输、防火材料等方面具有应用价值，对液态金属纳米颗粒材料的研究引起了广泛的关注。而液态金属纳米颗粒因其具有良好的导热性、导电性、生物相容性、生物降解性、催化性能等特性，其可以在电催化中作为良好的电催化剂，在药物运输中作为生物相容性载体具有非常不错的应用前景。

2、目前对液态金属纳米颗粒研究正处于初步阶段，现有的的制备方法主要有热分解法、物理气相沉积法等。热分解法是自下而上通过分解昂贵的金属前驱体来实现液态金属纳米颗粒的合成，成本高，消耗大。物理气相沉积也是自下而上通过热蒸发将液态金属的物理蒸汽沉积到固体基底上，存在着纳米颗粒难以转移，耗能过高等缺陷。所以采用新的方法制备液体金属纳米颗粒具有创新性的意义和较大的发展潜力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种三元bi-in-sn纳米合金材料及其液相超声制备方法，可以有效解决现有的制备工艺中存在的成本较高、效率低、耗能大、制备工艺过于复杂等问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种三元bi-in-sn纳米合金材料的制备方法，包括下列步骤：

4、1)将铋、铟和锡混合后进行热处理，得到块状的三元bi-in-sn合金；

5、2)将三元bi-in-sn合金放入有机溶剂中，将体系升温，使合金溶解成液体，对其进行液相超声破碎，得到三元bi-in-sn纳米颗粒分散液；

6、3)将三元bi-in-sn纳米颗粒分散液进行离心、洗涤和干燥，制备得到三元bi-in-sn纳米合金材料。

7、优选的，步骤1)中所述的铋、铟和锡的质量比为10～40：40～60：10～40。

8、优选的，步骤1)中所述热处理为升温至400～600℃，保温3～5h。

9、优选的，步骤2)中所述的有机溶剂包含二甲基亚砜、乙二醇、二甘醇、三甘醇、1-十二烷、1-十二硫醇和1-十二醇中的任意一种或几种。

10、优选的，步骤2)中，三元bi-in-sn合金和有机溶剂的质量体积比为0.5～2g：20～150ml。

11、优选的，步骤2)中，将体系升温至65～150℃。

12、优选的，所述液相超声破碎的超声功率为300～700w；超声的脉冲时间为超声5～10s，停止5～10s；超声的总时间为1～4h。

13、优选的，步骤3)中所述离心的速率为8000～15000rpm，离心的时间为5～10min；所述洗涤的环节中包含乙醇洗涤和5000～8000rpm离心5～10min两个操作单元，重复洗涤的环节3～5遍；所述干燥的环境为真空，真空度为-20～-30kpa；干燥的温度为60～80℃，时间为12～24h。

14、本发明的另一目的是提供一种由所述制备方法制备得到的三元bi-in-sn纳米合金材料。

15、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

16、本发明中，以金属单质铋、铟、锡和有机溶剂为原料，通过热处理的工艺合成了块状的三元bi-in-sn合金，然后将块状的三元合金加入有机溶剂中，加热使合金溶解为液态，对其进行超声破碎处理，得到三元bi-in-sn纳米颗粒分散液，然后再进行离心、洗涤和干燥这些后处理步骤，制备得到三元bi-in-sn纳米合金材料。利用这种方法能够制备多种多元低熔点纳米合金材料，且在制备多元纳米合金材料的过程中，过程简单、成本低、产率高、过程温和，有望大规模合成，得到的多元纳米合金材料粒度可控，稳定性好，可扩展到多元纳米合金和高熵合金的制备，应用前景广阔。

技术特征：

1.一种三元bi-in-sn纳米合金材料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

2.根据权利要求1所述的三元bi-in-sn纳米合金材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述的铋、铟和锡的质量比为10～40：40～60：10～40。

3.根据权利要求1或2所述的三元bi-in-sn纳米合金材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述热处理为升温至400～600℃，保温3～5h。

4.根据权利要求3所述的三元bi-in-sn纳米合金材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述的有机溶剂包含二甲基亚砜、乙二醇、二甘醇、三甘醇、1-十二烷、1-十二硫醇和1-十二醇中的任意一种或几种。

5.根据权利要求1、2或4所述的三元bi-in-sn纳米合金材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，三元bi-in-sn合金和有机溶剂的质量体积比为0.5～2g：20～150ml。

6.根据权利要求5所述的三元bi-in-sn纳米合金材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，将体系升温至65～150℃。

7.根据权利要求1、2、4或6所述的三元bi-in-sn纳米合金材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述液相超声破碎的超声功率为300～700w；超声的脉冲时间为超声5～10s，停止5～10s；超声的总时间为1～4h。

8.根据权利要求7所述的三元bi-in-sn纳米合金材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述离心的速率为8000～15000rpm，离心的时间为5～10min；所述洗涤的环节中包含乙醇洗涤和5000～8000rpm离心5～10min两个操作单元，重复洗涤的环节3～5遍；所述干燥的环境为真空，真空度为-30～-20kpa；干燥的温度为60～80℃，时间为12～24h。

9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的三元bi-in-sn纳米合金材料。

技术总结
本发明公开了一种三元Bi‑In‑Sn纳米合金材料及其液相超声制备方法，属于纳米材料合成技术领域。所述的制备方法包括如下步骤：1)将铋、铟和锡混合后进行热处理，得到块状的三元Bi‑In‑Sn合金；2)将三元Bi‑In‑Sn合金放入有机溶剂中，将体系升温，使合金溶解成液体，对其进行液相超声破碎，得到三元Bi‑In‑Sn纳米颗粒分散液；3)将三元Bi‑In‑Sn纳米颗粒分散液进行离心、洗涤和干燥，制备得到三元Bi‑In‑Sn纳米合金材料。本发明的制备方法操作简单、条件温和成本低且产率高；制得的纳米合金材料粒度可控，稳定性好，在催化、半导体、生物医学、防火领域等领域具有较大的应用潜力。

技术研发人员：于岩,危洋,钟升红,耿德路,解文军
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12