鐵鎳硼納米合金的合成及性能研究.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，需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)良的催化活性及與有機氯化物反應(yīng)性能。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，Ni2+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(jìn)行

3、添加回收率測定。元素分析結(jié)果表明，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(jìn)行考察，實驗結(jié)果表明，pH=8時合金析氫產(chǎn)率最高，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(dāng)Fe/Ni≤1時析氫速率最佳，且均高于NixB的催化析氫性能。可以認(rèn)為是Fe的加入改善了

4、NixB催化KBH4的水解析氫性能。Fe-Ni-B/TiO2、Fe-Ni-B/陶瓷納米合金催化劑對KBH4水解析氫同樣具有較好的催化性能，但催化性能均遠(yuǎn)低于Fe-Ni-B/TiO2/陶瓷催化劑。通過實驗確定KBH4水解析氫產(chǎn)率和速率達(dá)最大值的最佳條件，即硝酸鹽為浸漬液浸漬3次，且當(dāng)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(yīng)，其產(chǎn)物為FeCl2、NiCl2、Cl2和FexC，XRD

5、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(jìn)入水相。一碳氯化物解離產(chǎn)生的Cl結(jié)合生成Cl2，Cl2或進(jìn)入氣相或被吸附在合金的表面，水洗時發(fā)生歧化反應(yīng)得到Cl-和ClO-進(jìn)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部分碳元素、氧元素反應(yīng)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(yīng)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(jìn)一步驗證