[发明专利]反相微乳液法制备镍硼非晶态合金的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学合成与制备技术领域，具体的说是用反相微乳液法制备镍硼非晶态合金的工艺方法。

背景技术

NiB是一种镍硼非晶态合金，Ni和B原子在三维空间结构上的排列呈现“玻璃态”的各向同性，不存在规则的周期性和平移性，也不会出现晶界、位错和偏析等缺陷，处于一种短程有序、长程无序的热力学亚稳态，因而，特殊的微观结构赋予了非晶合金NiB独特的物化性质，使其在复合材料的增强增韧、高强软磁材料、钝化防腐等方面已经获得特殊应用。

NiB的组成可以在很大范围内发生变化，致使其表面电子结构和能态可以发生连续调整，因而理论上讲，作为催化剂使用时，NiB的表面配位原子不饱和，表面能较高，能够提供更多的催化活性中心，具有更好的催化能力。实践证明，无论是负载型还是非负载型NiB，与经典的金属镍催化剂相比，均具有更高的活性、选择性和抗中毒能力。尤其是在加氢反应中有望取代传统的骨架镍，甚至取代贵金属钯等催化剂，是一种低成本的高效绿色催化剂，因而广受期待。

非负载型非晶态NiB的制备方法主要有液体淬冷法和化学还原法。早期采用的多为液体淬冷法，但该法制备的NiB非晶合金比表面积较小（≤1m³·g^-1），且表面不够均匀，易被氧化层覆盖，作为催化剂使用时需要加以表面改性。相对而言，化学还原法制备NiB则具有工艺设备要求简单、操作方便等优点，而且产物粒径较小，比表面积较大，因此近年来化学还原法已成为制备非晶态合金的研究开发热点。

反相微乳液法是近年来新兴的一种制备微纳米材料的有效方法。反相微乳液是一种透明或半透明的热力学稳定的分散体系，在表面活性剂及助表面活性剂的作用下，水相以微水核（8-80nm）的形式分散在连续的油相之中。通过调控水相、油相及助剂加入量等比例关系，能够调节微水核的形貌及大小，以此作为“微反应器”，通过增溶作用，使还原反应在“微反应器”中进行，同时借助微水核的软模板作用，实现对产物形貌、大小和分散度的有效控制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用反相微乳液法制备镍硼非晶态合金的工艺方法，其工艺简单，条件温和，操控简便，能够快速的制备出粒径较小，比表面积较大的NiB非晶态合金，适合大规模生产。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：反相微乳液法制备镍硼非晶态合金的工艺方法，包括以下步骤：

（1）、反相微乳液的配制：室温下，按体积份数取低级脂肪醇1份、水2.5～3.2 份、低碳烷烃8.0～8.5份，加入容器中，搅拌下充分混合，然后加入表面活性剂，超声波处理30～60min，充分乳化、混合，制得含有表面活性剂浓度为0.1～0.3 g·ml^-1的反相微乳液，备用；

（2）、增溶Ni²⁺的微乳液A的配制：取一份步骤（1）制得的反相微乳液，将可溶性镍盐加入反相微乳液中，用超声波处理30~60min，使镍盐完全溶解，制得含Ni²⁺浓度为0.15 ~ 0.30 mol·l^-1的微乳液A，备用；

（3）、增溶BH₄^-的微乳液B的配制：另取一份步骤（1）制得的反相微乳液，加入NaOH固体，充分搅拌、溶解，控制NaOH在溶液中的浓度为0.0015 ~ 0.0030 mol·l^-1，然后加入硼氢化物，超声波处理30~60min，使硼氢化物完全溶解，形成含BH₄^-浓度为0.40 ~ 1.20 mol·l^-1的微乳液B，备用;

（4）、微乳液还原反应生成沉淀：在圆底烧瓶中，通入氮气保护，加入步骤（2）制得的微乳液A，在超声波作用下，将与微乳液A等体积的微乳液B逐滴加入到烧瓶中，反应后得到NiB非晶态合金的黑色沉淀；

（5）、洗涤沉淀：将黑色沉淀移出，依次用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤3 ~ 5次，洗涤后，将黑色沉淀封存于混合溶剂中，制得固液混合物，控制固液混合物中固体质量含量为10 ~ 30%；

其中，混合溶剂为体积比为1 : 1的无水乙醇与水的混合液；

（6）、喷雾干燥：将步骤（5）得到的固液混合物用超声波处理30min，然后在氮气保护下进行喷雾干燥，调节喷雾干燥器的进风温度为40 ~ 60℃，收集干燥产物，得到黑色粉末状的NiB。