[发明专利]以软硬复合模板法制备二维Ni基非晶态合金纳米材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及制备非晶态合金纳米材料的方法。 

背景技术

纳米科学技术(Nano-ST)是20世纪80年代末诞生并正在崛起的新科技，它的基本涵义是在纳米尺寸(10^-9-10^-7m)范围内认识及改造自然，通过直接操作及安排原子、分子来创造新的物质。纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围，或由他们作为基本单元构成的材料。纳米材料的特殊结构使纳米材料的特殊性能产生四大效应：即小尺寸效应、量子效应(含宏观量子隧道效应)、表面效应和界面效应等，这一系列新颖的特性，使它在众多领域，特别是光、电、磁、催化等方面有着重大的应用价值，纳米材料学只是纳米科技的一个分支，但它却是纳米技术发展的基础。 

非晶态合金也称无定形合金，是在极快的冷速下(106℃/S)，由液态合金直接“冻结”形成的，非晶态合金是一种有别于晶态合金的完全各向同性的材料。由于非晶态合金具有长程无序而短程有序的结构特点使得其具有晶态金属难以达到的高强度、高硬度、高延展性、优异软磁性能、高耐蚀性及优异的电性能、抗辐照能力和较好的催化及储氢能力。由于非晶态合金纳米材料集合了非晶态合金和纳米材料的双重优势，因此被给予了越来越多的关注，尤其是Ni基非晶态合金纳米材料，其具有的优异催化性能和磁性能，可以应用于磁记录材料，传感器，催化剂，纳米电极材料等领域，引起了人们广泛的研究兴趣。尽管目前已经有很多研究涉及到Ni基非晶态合金纳米材料，然而对二维纳米结构的Ni基非晶合金的结构和性质方面的研究还有待于深入探索。 

发明内容

本发明的目的在于提出一种室温下形貌可控、非晶化状态可控、稳定性好、易操作、易于工业化的Ni基体系非晶态合金纳米材料的制备方法，可推广到大规模工业应用。 

本发明介绍了一种基于人工活性胶棉液膜作为硬模板和微乳液作为软模板的复合模板法，使二价金属盐在常温下被KBH₄还原。从而得到二维Ni基非晶态合金纳米材料。 

反应可选择可溶性M²⁺水溶液，或者采用M²⁺水溶液并通过控制一定配比的水、油、表面活性剂，配置出澄清透明的反相微乳液作为软模板，并且利用胶棉液膜为硬模板实现对产物形貌的控制，制备出Ni及Ni基体系非晶态合金纳米材料，纳米材料具有独特的形貌并且具有优异的理化性质，例如在磁性、催化性，贮氢性以及吸波性等方面有着优异的性能和广泛的应用。 

本发明采用软硬复合模板法，用还原剂还原可溶性的金属盐来实现非晶态合金纳米材料的制备。胶棉常用于半透膜的制备，制得的半透膜孔径在几十到几百纳米之间。该膜与一般高分子膜相比，具有厚度及有效孔径可调的优势，且膜上含有大量的活性硝基(-NO₂)和孔道，具有模板控制作用。微乳液法是一种非均相的液相合成法，是两种互不相溶的溶剂，在表面活性剂作用下形成乳液，在微泡中经成核、凝结、团聚、热处理后得到纳米结构，与溶胶凝胶法、共沉淀法，水热法等其它湿化学方法相比较，它具有微粒不易聚结，大小可控，分散性好、粒度分布窄、操作方便、不需要高温高压等特殊条件的特点。

一种非晶态合金纳米材料的制备方法，采用软硬复合模板法，用还原剂还原可溶性的金属盐来实现非晶态合金纳米材料的制备，包括以下步骤： 

制备胶棉液膜； 

配制M²⁺水溶液； 

配制M²⁺反相微乳液； 

加入还原剂还原M²⁺，有黑色产物生成； 

将该黑色产物洗涤达到离心液澄清，弃去离心液即得所需产品。 

进一步：包括以下步骤： 

制作胶棉液膜： 

往旋转中的硅基片上滴加胶棉液液体，同时旋转一定时间(10-15s)后使膜自然风干，揭落，备用； 

配制M²⁺水溶液： 

取金属盐置于容器中，加入去离子水，充分搅拌使其溶解，配置成M²⁺水溶液； 

配制M²⁺反相微乳液： 

取CTAB置于容器中，加入正己烷，正己醇和M²⁺水溶液充分搅拌后配置成M²⁺反相微乳液；