[发明专利]鱼骨状核壳结构纳米镍铜合金粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米镍铜合金粉体，具体涉及一种鱼骨状核壳结构纳米镍铜合金粉体，以及该纳米镍铜合金粉体的制备方法，属于纳米合金材料制备技术领域。

背景技术

纳米材料因小尺寸效应、表面效应等独特的物理和化学性质,在能源材料、生态环境材料、功能涂层材料、高性能电子材料等领域有着广泛的应用。NiCu合金是一种金属软磁材料，广泛应用于磁记录、传感器、铁磁流体等功能元件制造中。同时，纳米镍铜合金粉体的磁性能、催化性能及微波吸收特性等随颗粒化学组成和晶粒大小的不同而发生变化。另外，纳米合金材料的晶粒尺寸与形貌、表面状态和微结构直接影响纳米合金的性质和用途。选择合适的制备方法，获得粉体粒径和化学成分可控的合金粉体，进而调整和设计合金粉体的磁性、催化性能及微波吸收特性，对镍铜纳米合金粉体在催化材料及微波吸收材料等领域的应用和发展有着重要的意义。

液相还原法制备纳米材料，是选用合适的溶剂溶解金属盐，并加入一定量的还原剂，使金属盐在液相溶剂中被还原，再经过形核和长大两个过程，最终形成纳米材料。液相法制备纳米粒子时加入适量的络合剂，使其与金属离子络合形成络合物，缓慢地释放金属离子，以达到控制此类化学反应的过程，从而达到最终材料的分散性和控制其生长，最终得到特殊的形貌结构。同时，在制备纳米合金材料中，选择两种不同还原电势的金属离子(镍、铜离子，铜离子的还原电动势大于镍离子)，在相同的还原环境中，铜离子优先还原成铜(Cu)原子，镍离子次之，从而得到核壳特殊结构的纳米NiCu合金材料。

公告号CN101745645B的发明专利公开了一种液相法制备纳米铜镍合金的方法，包括：在90℃下，配制0.8mol/L的乙酸镍/硫酸铜(乙酸镍/硫酸铜的摩尔比为4.5:5.5～6.5:3.5)1,2-丙二醇溶液40mL，将11.0g油酸溶于40mL1,2-丙二醇溶液中，将8.0g的NaOH粉末溶于80mL1,2-丙二醇溶液中，将乙酸镍和无水硫酸铜溶液混合均匀后与油酸溶液混合，超声20min，在氮气保护下，升温至120℃后滴加NaOH溶液，搅拌下升温至181～182℃，转速为300r/min，此温度下回流2.5h，反应结束后，冷却至室温，加入50mL即1/4总体积的丙酮沉降，离心分离，分别用蒸馏水、乙醇和丙酮洗涤，重复洗涤，直至滤液无色，50℃真空干燥24h后得到黑色合金粉末。该方法以1,2-丙二醇为还原剂，在碱性环境中还原二价铜和镍盐合成铜镍合金纳米晶体微粒，所得合金纳米晶体为Cu3.8Ni，粒径100nm，球形，尺寸均匀，分散性好，但是反应过程复杂，操作不方便，反应温度较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种鱼骨状核壳结构纳米镍铜合金粉体。

同时，本发明还提供一种上述纳米镍铜合金粉体的制备方法，其制备工艺简单，操作简便，反应温度低。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

鱼骨状核壳结构纳米镍铜合金粉体，以镍盐、铜盐为金属盐，在碱性环境中，镍、铜离子先与络合剂络合，形成络合物，再经还原剂还原制得；所述络合剂为乙二胺，还原剂为硼氢化钠和/或硼氢化钾，还原反应的温度为70～110℃，时间12～18小时。

所述镍盐为氯化镍、硫酸镍、硝酸镍中的任意一种或多种。所述铜盐为氯化铜、硫酸铜、硝酸铜中的任意一种或多种。镍盐与铜盐的物质的量之比为1～3:1～3。

其中，氢氧化钠可用于制造碱性环境，防止生成的镍铜合金粒子被氧化，碱性环境的pH值范围为10～14。乙二胺(为碱性物质)主要起络合作用，与金属阳离子镍、铜络合形成络合物，反应过程中再缓慢释放铜、镍离子，还原生成铜原子和镍原子，乙二胺与镍盐(或铜盐)的物质的量之比为80～260:1～3。硼氢化钠、硼氢化钾用于还原铜、镍离子反应生成铜原子和镍原子，还原剂与镍盐(或铜盐)的物质的量之比为1～15:1～3。

所述还原反应完毕，分离出纳米镍铜合金，依次用水、无水乙醇洗涤，干燥，即得纳米镍铜合金粉体。

鱼骨状核壳结构纳米镍铜合金粉体的制备方法，包括以下步骤：

1)将镍盐、铜盐加入水中，并调节溶液pH值为10～14，得溶液A备用；

2)在溶液A中加入络合剂，混合均匀，得溶液B备用；

3)在溶液B中加入还原剂并混合均匀，再在温度70～110℃下保温反应12～18小时，即得；

所述镍盐与铜盐的物质的量之比为1～3:1～3，络合剂与镍盐(或铜盐)的物质的量之比为80～260:1～3，还原剂与镍盐(或铜盐)的物质的量之比为1～15:1～3；