[发明专利]一种镁化物水解法制备金属和非金属纳米颗粒的方法

说明书

技术领域

本发明提出了一种利用纯过渡金属(钴，镍，铜，金，银，铂，钯，铷，铑等)和非金属(锗，硅)的镁化物水解来制备相应的纯过渡金属和非金属纳米颗粒的方法。

背景技术

纳米颗粒其一般尺寸介于1到100纳米之间。当颗粒的尺寸从微米尺度过渡到纳米尺度时，其许多的特性将发生质的转变。这种转变主要是由于高的比表面积和颗粒尺寸进入量子效应占主导的微观世界。从而，纳米颗粒具有许多独特的性能。纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂，特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒，可近似地看成是一个短路的微型电池，用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时，半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下，电子与空穴分离，分别迁移到粒子表面的不同位置，与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。光催化反应涉及到许多反应类型，如醇与烃的氧化，无机离子氧化还原，有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成，固氮反应，水净化处理，水煤气变换等，其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。Ni或Cu-Zn化合物的纳米颗粒，对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂，可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究。物理方法和化学方法是常用的金属纳米颗粒的制备方法，物理方法主要有：物理气象沉积，溅射法和球磨法。化学方法主要有：溶胶-凝胶法、电化学沉积法，化学还原法，微乳液法，水热还原法等。本人首次观察到，并从热力学原理计算出，和用具体的实验证明部分过渡金属(铁，钴，镍，铜，金，银，铂，钯，铷，铑等)和部分非金属(锗，硅，砷，镓和硼等)它们的镁化物在水中会自发地发生水解，在水解产生的这些过渡金属和非金属颗粒尺寸极为细小，且较均匀，就可制备出过渡金属和非金属纳米颗粒。而本发明与上述制备方法完全不同，是一种全新概念的过渡金属和非金属纳米颗粒制备制备方法。

发明内容

本发明提供了一种利用纯过渡金属：钴、镍、铜、金、银、铂、钯、铷、铑等和非金属：锗、硅的镁化物水解来制备相应的纯过渡金属和非金属纳米颗粒。

本发明镁化物水解法制备金属：钴、镍、铜、金、银、钯和非金属纳米颗粒锗、硅方法是这样的：

1、选择过渡金属和非金属镁化物，过渡金属和非金属镁化物可以通过熔炼(或反应合成)等工艺得到。

A.制备镍(Ni)纳米颗粒的原料：Mg₂Ni和MgNi₂，这两种镁化物都可以水解，并生成镍纳米颗粒。所不同的是Mg₂Ni可制备出更加细小的纳米颗粒，而MgNi₂产出纳米颗粒效率更高。Mg₂Ni和MgNi₂两相的混合物(合金的成分在14.5％Mg和45.4％Mg之间)也可用作水解原料，有时为了提高可铸性，镍镁合金(成分还高于45.4％)也可用作原料，只是过剩的Mg是以单质的形式存在，会降纳米颗粒产出率，增加酸洗的工作量；

B.制备铜(Cu)纳米颗粒的原料：Mg₂Cu和MgCu₂，这两种镁化物都可以水解，并生成Cu纳米颗粒，所不同的是Mg₂Cu可制备出更加细小的Cu纳米颗粒，而MgCu₂产出Cu纳米颗粒效率更高，Mg₂Cu和MgCu₂两相的混合物(成分约在16％Mg和43.2％Mg之间)也可用作水解原料，有时为了提高可铸性，铜镁合金(成分还高于43.2％Mg)也可用作原料，只是过剩的Mg是以单质的形式存在，会降纳米颗粒产出率，增加酸洗的工作量；

C.制备金(Au)纳米颗粒的原料：Mg₃Au，Mg₂Au和MgAu，这三种镁化物都可以水解，并生成Au纳米颗粒，所不同的是Mg₃Au可制备出最为细小的Au纳米颗粒，而MgAu产出Au纳米颗粒效率最高，Mg₂Au则居中，以上几种金镁化物的混合物也可用作水解原料，有时为了提高可铸性，金镁的合金(成分还高于27.2％Mg)也可用作原料。只是过剩的Mg是以单质的形式存在，会降纳米颗粒产出率，增加酸洗的工作量；