鐵鎳納米合金的合成及其組成、性能研究.pdf

1、本文采用液相還原法制備了鐵鎳納米合金，即以KBH4為還原劑，在分散劑PEG存在下，于水相中將Fe2+、Ni2+還原為納米微粉。TEM結(jié)果表明該合金具有須狀結(jié)構(gòu)，長度為200～400nm，直徑2～4nm。納米微粉由于顆粒小、比表面積大，在制備過程中已部分被氧化，須氫化還原去除表面雜元素氧以提高其表面活性。XRD結(jié)果表明，未經(jīng)氫化焙燒的納米合金呈無定形狀，晶形轉(zhuǎn)變溫度為250℃，燒結(jié)溫度為450℃，700℃時合金完全被燒結(jié)。其中，合金在40

2、0℃下通氫還原其表面能最高，此時具有優(yōu)良的催化活性。不同摩爾比例的鐵鎳納米合金中各元素在合金中的存在形式呈規(guī)律性變化，且主要晶相為Fe3Ni3B。 本文利用Fe3+與EDTA及H2O2形成穩(wěn)定的深紫色三元絡(luò)合物；在氨性溶液中，氧化劑存在下，鎳與丁二酮肟形成酒紅色絡(luò)合物，采用紫外-可見分光光度法分別在519nm和536nm波長處測定鐵、鎳的含量。以甘露醇為強化劑，采用弱酸強化法測定合金中的硼含量，并進行添加回收率測定。元素分析結(jié)果

3、表明，該合金為Fe-Ni-B-O納米合金，合金中Fe含量改變了Ni與B的摩爾比，隨納米合金中Fe含量的減少，B質(zhì)量百分含量隨Ni質(zhì)量百分含量線性增加。 對不同摩爾比例的鐵鎳納米合金催化硼氫化鉀水解析氫行為進行考查，實驗結(jié)果表明，pH=8時合金析氫產(chǎn)率最大，F(xiàn)e單質(zhì)析氫速率極其緩慢，隨Ni含量增加析氫速率顯著增加，當Fe/Ni≤1時析氫速率最佳，且均高于NixB的催化析氫性能。Fe-Ni-B/TiO2納米合金對KBH4水解析氫同樣

4、具有很好的催化性能，通過實驗確定KBH4水解析氫產(chǎn)率和速率達最大值的最佳條件，即硝酸鹽為浸漬液浸漬3次，且當pH=8時KBH4水解析氫行為最優(yōu)。 鐵鎳納米合金在熱斑作用下可以和性能穩(wěn)定的一碳氯化物反應，其產(chǎn)物為FeCl2、NiCl2、Cl2和FexC，XRD測試結(jié)果表明碳元素以FexC形式鑲嵌在納米合金表面，其它產(chǎn)物水洗后進入水相。一碳氯化物解離產(chǎn)生的Cl結(jié)合生成Cl2，Cl2或進入氣相或被吸附在合金的表面，水洗時發(fā)生歧化反應得

5、到Cl-和ClO-進入水相。水洗后的固體產(chǎn)物，700℃通氫焙燒，氫氣和合金表面上的碳、氧元素反應生成小分子的有機化合物，該化合物呈白色氣體狀態(tài)排出反應體系，用硝酸銀溶液吸收尾氣有銀鏡現(xiàn)象，該白色霧狀氣體經(jīng)質(zhì)譜分析證實是甲醇和甲醛，其定量關(guān)系尚有待于進一步驗證。 以四氯化碳為例對鐵鎳納米合金與有機一碳氯化物的反應性能進行了機理上的研究，采用定量分析的方法證實反應機理是自由基鏈式反應機理，該類反應及反應機理的研究目前尚未見文獻報道。