CN112023931A - 二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的合成方法，其特征在于，将含有Ni、Co、Cu的无机盐溶液和尿素以及已预处理过的硅片加入到高温反应釜中进行水热反应，待反应结束后，离心收集所得产物，进行反复洗涤干燥并煅烧处理后得到NiCo2O4‑SiO2纳米复合材料；将步骤1)所得NiCo2O4‑SiO2纳米复合材料倒入磁舟中，铺平转移至管式炉在还原处理，得到最终产物二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子。利用本发明所述合成方法制备出的二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子具有优良的结构稳定性和催化活性且本发明工艺简单，制备条件通用，适合于中等规模工业生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的合成方法，属于复合材料技术领域。
背景技术
二氧化硅(SiO2)由于其低成本和高热稳定性，成为一种可靠的支撑物候选。超薄二维结构的SiO2材料拥有巨大的比表面积，可以稳定地负载大量活性组分，从而表现出稳定且优异的催化性能。通过研究以SiO2为基底的超薄二维异质结构材料，可以从本质上提升催化剂的活性和稳定性。此外，由超薄二维异质结构组成的三维框架有利于催化反应中反应物的扩散和运输，有望应用于纳米催化剂的制备。然而，目前许多的方法进行的SiO2负载并不牢固，且负载方法非常复杂，很多人使用的表面活性剂会再一次给环境造成污染。因此，寻找一种便捷的方法去制备一种SiO2为载体的超薄二维异质结构的催化材料，并探索其各种应用前景将是未来研究的一个重要方向。
由于工业和农业活动对染料、农药和药物的过度消耗，对硝基苯酚污染的地表水和地下水逐渐增加。对硝基苯酚被认为是一种有毒有机污染物，对眼睛和皮肤具有高刺激且可能导致黄萎病,混乱和晕迷等症状。因此，大量科学家们都在努力有效地处理污水污染的对硝基苯酚。在众多的处理技术中，在催化剂存在的条件下以硼氢化钠为还原剂将对硝基苯酚转化为对氨基苯酚得到了深入的研究。转化后的产品对氨基苯酚具有很大的商业价值，是生产退热药、扑热息痛、乙酰苯胺和苯胺等众多产品的重要中间体。本实验中通过原位还原NiCo2O4-SiO2纳米复合材料得到二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子，所合成材料具有很高的结构稳定性，在催化还原对硝基苯酚转化为对氨基苯酚反应中展现出了优良的催化活性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的合成方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：将含有Ni、Co、Cu的无机盐溶液和尿素以及已预处理过的硅片加入到高温反应釜中进行水热反应，待反应结束后，离心收集所得产物，进行反复洗涤干燥并煅烧处理后得到NiCo2O4-SiO2纳米复合材料；
步骤2)：将步骤1)所得NiCo2O4-SiO2纳米复合材料倒入磁舟中，铺平转移至管式炉在还原处理，得到最终产物二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子。
优选地，所述步骤1)中Ni、Co、Cu的无机盐溶液均为水溶液，浓度均为0.002～0.01mol/L；其中，Ni、Co、Cu对应无机盐的摩尔比为1:2:1；尿素的加入量为金属无机盐物质量的40～60倍。
优选地，所述步骤1)中硅片的面积为0.04～3cm2；所述水热反应的温度为80～160℃，升温速率为1～5℃/min，时间为5～10h。
优选地，所述步骤1)中煅烧的温度为400～800℃，时间为5～10h。
优选地，所述步骤1)中硅片的预处理方法为：用乙醇和丙酮交替超声洗涤至溶液澄清，再用去离子水超声洗涤三次后，保存于去离子水中待用。
优选地，所述步骤1)中的洗涤为：依次用去离子水和无水乙醇交替洗涤。
优选地，所述步骤1)中干燥的时间为6～12h，温度为50～80℃。
优选地，所述步骤2)中还原处理的工艺参数为：还原气氛为氩气与氢气的混合气体，其中氢气的体积百分比为5％，温度为400～800℃，升温速率为5～15℃/min，时间为3～6h。
该合成方法用水热法制备了NiCo2O4-SiO2纳米复合材料，并通过原位还原处理得到二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子。所得镍钴纳米合金粒子具有很高的结构稳定性且本发明所述制备方法操作过程安全简单，易控制。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明实现了利用实现了利用常见的氯化镍、氯化钴、氯化铜为反应的前驱体，通过原位还原法，首次合成了二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子。
2、本发明采用简单无机盐作为反应物，具有很强的通用性。
3、本发明制备的产物具有良好的催化还原对硝基苯酚转化为对氨基苯酚，在汽车尾气净化、燃料电池中原料气纯化以及密闭空间中微量CO去除等领域。
4、本发明的工艺简单，制备条件通用，且产物结构稳定、纯度高，适合于中等规模工业生产。
5、本发明的方法具有条件温和，易于控制等特点。
附图说明
图1为实施例1中二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的电镜照片；其中，A、B分别为在150nm和50nm倍数下的SEM图，C为相应的TEM图；
图2a为实施例1中二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的EDS图谱；
图2b为实施例1中NiCo2O4-SiO2中间产物在600℃下还原处理不同时间的XRD图谱；
图3a为实施例1中二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的XPS全谱图；
图3b为实施例1中Ni元素的精细谱图；
图3c为实施例1中Co元素的精细谱图；
图4a为实施例1中二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的催化还原对硝基苯酚的紫外吸收光谱图；
图4b为多次循环催化还原对硝基苯酚Ct/C0随时间t变化曲线；
图5为实施例2中二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的电镜照片；其中，A为SEM图，B为TEM图；
图6为实施例3中二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的电镜照片；其中，A为SEM图，B为TEM图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1-3所采用的原料如表1所示。
表1
实施例1-3所采用的仪器设备如表2所示。
表2
| 仪器设备名称 | 生厂商 | 型号 | 产地 |
| 真空干燥箱 | 一恒科学仪器有限公司 | DZF-6020 | 中国 |
| 电子分析天平 | 梅特勒-托利多上海仪器设备有限公司 | AB-104～N | 中国 |
| 高速离心机 | 上海飞鸽仪器有限公司 | TDL-60B | 中国 |
| 电热恒温鼓风干燥箱 | 精宏设备有限公司 | DHG-9076A | 中国 |
| 管式炉 | 合肥科晶有限公司 | OTF-1200X | 中国 |
实施例1
第一步：配制100mL 5mM的NiCl2·6H2O水溶液，100mL 5mM的CoCl2·6H2O水溶液，100mL 5mM的CuCl2·2H2O水溶液，对硅片进行预处理(首先裁割成1cm×1cm的正方形小片，然后用乙醇和丙酮交替超声洗涤至溶液澄清，再用去离子水超声三次后保存于去离子水中待用)。
第二步：向30mL的水热反应釜中加入5mL的NiCl2·6H2O水溶液、10mL的CoCl2·6H2O水溶液和5mL的CuCl2·2H2O水溶液，再加入300mg的尿素以及一片处理好的硅片，搅拌溶解后加盖密封后置于电热恒温鼓风干燥箱中，以1℃·min-1的升温速率从室温升至140℃，并在140℃的条件下保温8h。之后自然冷却至室温，离心提取沉淀物，用去离子水和无水乙醇交替清洗，而后在干燥箱中烘干12h。
第三步：将所得产物倒入磁舟中，铺平转移至管式炉在空气气氛中，以10℃·min-1的升温速率从室温升至600℃，恒温加热10h。然后冷却至室温，在5％H2/Ar气氛中，以10℃/min的升温速率升温至600℃还原4h得到二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子。
图1为实施例1中二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的电镜照片，从图中可以清楚看到镍钴纳米合金粒子均匀的分布在二维二氧化硅纳米带表面上，镍钴纳米合金粒子的平均直径为6nm左右。
图2a-b为实施例1中二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的EDS图谱和XRD图谱。从EDS图谱能清楚的看到有Ni、Co、Si和O元素的存在，同时XRD图谱中随着还原时间的增加出现了三个明显的尖峰与镍钴合金的标准峰相一致，由于二氧化硅以非晶态结构存在，所以在XRD图谱中未观察到明显的衍射峰。
图3a-c可以看到在结合能0～1000eV的范围内有Si2p，C1s，O1s，Co2p，Ni2p峰，表明材料中含有Si、O、Co和Ni几种元素，与EDS结果保证一致。在Ni2p的精细图谱中除了卫星峰外共有两对峰，结合能分别为852.8eV、870.9eV和854.5eV、872.5eV，分别对应于Ni(0)和Ni(II)。同样，Co2p的精细图谱中除卫星峰外也可分为两对峰，结合能分别为779.9eV、794.2eV和781.9eV、795.3eV，分别对应于Co(0)和Co(II)。微量Ni(II)和Co(II)的存在主要是由于储存和表征过程中Ni(0)和Co(0)的氧化。
图4a-b的测试条件为：利用紫外可见分光光度仪(8453UV-Vis，Agilent)在室温下对对硝基苯酚进行催化还原实验。以去离子水为溶剂，以2mL 0.1mM对硝基苯酚溶液作为反应底物溶液和3mg·ml-1催化剂悬浮液置于比色皿中，在磁力搅拌作用下加入1mL 0.2MNaBH4水溶液，每15秒测定溶液在不同反应阶段的吸光度，直到吸光度数值稳定。从图4a可以看出仅需要60s就可将对硝基苯酚降解完全，同时图4b中的循环测试结果显示进行了连续25次催化实验后，活性没有明显的衰退且转化率都保持在99％以上。
实施例2
第一步：配制100mL 5mM的NiCl2·6H2O水溶液，100mL 5mM的CoCl2·6H2O水溶液，100mL 5mM的CuCl2·2H2O水溶液，对硅片进行预处理(首先裁割成1cm×1cm的正方形小片，然后用乙醇和丙酮交替超声洗涤至溶液澄清，再用去离子水超声三次后保存于去离子水中待用)。
第二步：向30mL的水热反应釜中加入5mL的NiCl2·6H2O水溶液、10mL的CoCl2·6H2O水溶液和5mL的CuCl2·2H2O水溶液，再加入300mg的尿素以及一片处理好的硅片，搅拌溶解后加盖密封后置于电热恒温鼓风干燥箱中，以1℃·min-1的升温速率从室温升至140℃，并在140℃的条件下保温8h。之后自然冷却至室温，离心提取沉淀物，用去离子水和无水乙醇交替清洗，而后在干燥箱中烘干12h。
第三步：将所得产物倒入磁舟中，铺平转移至管式炉在空气气氛中，以10℃·min-1的升温速率从室温升至600℃，恒温加热10h。然后冷却至室温，在5vol％H2/Ar气氛中，以10℃/min的升温速率升温至500℃还原4h得到的二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子。
图5为实施例2中二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的SEM图和TEM图，由图片可以看出，NiCo纳米合金粒子均匀的分散在二维二氧化硅纳米带表面，但是镍钴纳米合金粒子的数量相对较少，说明镍钴纳米合金粒子没有被彻底的还原析出。
实施例3
第一步：配制100mL 5mM的NiCl2·6H2O水溶液，100mL 5mM的CoCl2·6H2O水溶液，100mL 5mM的CuCl2·2H2O水溶液，对硅片进行预处理(首先裁割成1cm×1cm的正方形小片，然后用乙醇和丙酮交替超声洗涤至溶液澄清，再用去离子水超声三次后保存于去离子水中待用)。
第二步：向30mL的水热反应釜中加入5mL的NiCl2·6H2O水溶液、10mL的CoCl2·6H2O水溶液和5mL的CuCl2·2H2O水溶液，再加入300mg的尿素以及一片处理好的硅片，搅拌溶解后加盖密封后置于电热恒温鼓风干燥箱中，以1℃·min-1的升温速率从室温升至140℃，并在140℃的条件下保温8h。之后自然冷却至室温，离心提取沉淀物，用去离子水和无水乙醇交替清洗，而后在干燥箱中烘干12h。
第三步：将所得产物倒入磁舟中，铺平转移至管式炉在空气气氛中，以10℃·min-1的升温速率从室温升至600℃，恒温加热10h。然后冷却至室温，在5％H2/Ar气氛中，以10℃/min的升温速率升温至600℃还原5h得到二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子。
图6为实施例3中二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的SEM图和TEM图，由图片可以看出，二维二氧化硅纳米带表面附着着大量的镍钴纳米合金粒子，但是镍钴纳米合金粒子团聚较为严重，说明了还原时间较长时，镍钴纳米合金粒子会发生一定的迁移团聚。
Claims (8)
1.一种二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：将含有Ni、Co、Cu的无机盐溶液和尿素以及已预处理过的硅片加入到高温反应釜中进行水热反应，待反应结束后，离心收集所得产物，进行反复洗涤干燥并煅烧处理后得到NiCo2O4-SiO2纳米复合材料；
步骤2)：将步骤1)所得NiCo2O4-SiO2纳米复合材料倒入磁舟中，铺平转移至管式炉在还原处理，得到最终产物二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子。
2.如权利要求1所述的二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的合成方法，其特征在于，所述步骤1)中Ni、Co、Cu的无机盐溶液均为水溶液，浓度均为0.002～0.01mol/L；其中，Ni、Co、Cu对应无机盐的摩尔比为1:2:1；尿素的加入量为金属无机盐物质量的40～60倍。
3.如权利要求1所述的二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的合成方法，其特征在于，所述步骤1)中硅片的面积为0.04～3cm2；所述水热反应的温度为80～160℃，升温速率为1～5℃/min，时间为5～10h。
4.如权利要求1所述的二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的合成方法，其特征在于，所述步骤1)中煅烧的温度为400～800℃，时间为5～10h。
5.如权利要求1所述的二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的合成方法，其特征在于，所述步骤1)中硅片的预处理方法为：用乙醇和丙酮交替超声洗涤至溶液澄清，再用去离子水超声洗涤三次后，保存于去离子水中待用。
6.如权利要求1所述的二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的合成方法，其特征在于，所述步骤1)中的洗涤为：依次用去离子水和无水乙醇交替洗涤。
7.如权利要求1所述的二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的合成方法，其特征在于，所述步骤1)中干燥的时间为6～12h，温度为50～80℃。
8.如权利要求1所述的二维二氧化硅纳米带稳定的镍钴纳米合金粒子的合成方法，其特征在于，所述步骤2)中还原处理的工艺参数为：还原气氛为氩气与氢气的混合气体，其中氢气的体积百分比为5％，温度为400～800℃，升温速率为5～15℃/min，时间为3～6h。
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|---|---|---|---|---|
| CN113488376A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-10-08 | 山东大学深圳研究院 | 一种二维二氧化硅及其制备方法与应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105834446A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-08-10 | 同济大学 | 一种超薄层状NiO-CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复合材料的合成方法 |
| CN108479783A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-09-04 | 同济大学 | 二维超薄自独立NiCu-SiO2纳米复合材料及其合成方法 |
| US20200148548A1 (en) * | 2017-12-05 | 2020-05-14 | Huizhou University | Method for prepareing copper-nickel cobaltate nanowire and application thereof |
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2020
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105834446A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-08-10 | 同济大学 | 一种超薄层状NiO-CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复合材料的合成方法 |
| US20200148548A1 (en) * | 2017-12-05 | 2020-05-14 | Huizhou University | Method for prepareing copper-nickel cobaltate nanowire and application thereof |
| CN108479783A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-09-04 | 同济大学 | 二维超薄自独立NiCu-SiO2纳米复合材料及其合成方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113488376A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-10-08 | 山东大学深圳研究院 | 一种二维二氧化硅及其制备方法与应用 |
| CN113488376B (zh) * | 2021-07-21 | 2024-04-16 | 山东大学深圳研究院 | 一种二维二氧化硅及其制备方法与应用 |
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