一种微波、紫外辐照下纳米镍的制备方法

摘要

本发明涉及一种微波、紫外辐照下纳米镍的制备方法，属于纳米材料制备领域。按照下述步骤进行：通过30min超声分散，将有机修饰剂(5wt%-20wt%)和乙二酸镍溶于无水乙醇中。当反应混合物升温至60℃时，逐滴滴加NaOH乙醇溶液，调节反应液pH值至12。然后，在微波、紫外辐照下，逐滴滴加0.04-0.5mol/L水合肼乙醇溶液，在磁力搅拌下，升温至80-100℃，反应30-120min，制备了不同尺寸的纳米镍颗粒。将制备的纳米镍颗粒冷却至室温并保存于无水乙醇溶液中。用此方法制备的纳米镍，颗粒粒径小，尺寸分布均匀，分散性好，而且此方法反应条件易于控制、低成本，制作工艺和流程简便的优点。

说明书

技术领域

   本发明涉及一种微波、紫外辐照下纳米镍的制备方法，属于纳米材料制备领域。

 

背景技术

纳米金属在催化、光化学、磁性、导电、生物等方面具有不同于块状金属材料的物理化学特性，纳米金属颗粒的形貌直接影响到这些性质。纳米金属的形貌控制合成与应用研究属于材料研究领域的重要方向，利用表面活性剂参与化学合成，进行颗粒尺寸及形貌控制的纳米金属的制备及应用研究具有深远的理论及应用价值。以镍的金属盐为母体，在水溶液或有机溶液中，利用具有不同官能团的有机修饰剂（如多羧基、多羟基有机物等），在不同的制备条件，进行颗粒尺寸及形貌控制的纳米镍的合成研究。纳米镍形貌控制合成研究揭示了纳米金属晶面的形成与制备条件的关系，对纳米金属的形貌控制合成具有指导意义。

目前，有许多纳米镍颗粒的制备方法，如湿化学还原法，微乳液法和水热合成法。为了避免纳米镍颗粒的氧化，使反应在有机溶剂媒介下进行，如：四氢呋喃、六癸胺、乙二醇和乙醇，可以制备出纯相的纳米镍颗粒。与其它有机溶剂相比，乙醇是一种易得又绿色的溶剂。此外，通常选用有机修饰剂，如：羧甲基纤维素钠，磺化顺丁橡胶， 十六烷基三甲基溴化铵， 四乙基溴化铵和四丁基溴化铵，控制纳米颗粒的尺寸、形貌，诱导生成了不同尺寸、形貌的纳米镍颗粒。目前，利用微波、紫外辐照的穿透性、选择加热性为反应热源，选择合适的有机修饰剂进行形貌、尺寸控制的高浓度纳米金属的合成正成为纳米材料合成的新方向。

在低温反应条件下，利用微波、紫外辐照，我们制备出了平均粒径为8-287 nm、尺寸分布为5-363 nm、分散性能好的球形纳米镍颗粒。此方法反应条件易于控制，低成本，制作工艺和流程简便的优点。

 

发明内容

本发明提出了一种通过添加含有不同官能团的有机修饰剂作为控制纳米镍尺寸的模板剂，在不同微波、紫外辐照时间下，通过改变反应条件参数，制备出不同粒径纳米镍的方法。

其制备方法如下：

通过30 min超声分散，将有机修饰剂 (5wt%-20wt%) 和乙二酸镍溶于无水乙醇中。当反应混合物升温至60 ℃时，逐滴滴加NaOH (1.0 M, 20 mL ) 乙醇溶液，调节反应液pH 值至 12。然后，在微波、紫外辐照下(微波功率为500 w；紫外波长为254 nm，功率为500 w)，逐滴滴加0.04-0.5 mol/L水合肼乙醇溶液，在磁力搅拌下，升温至80-100℃，反应30-120 min。将制备的纳米镍颗粒冷却至室温并保存于无水乙醇溶液中。

上述的含有不同官能团的有机修饰剂指二水合双(对-磺酰苯基)苯基膦化二钾盐、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或聚氧乙烯。

其中有机修饰剂 、乙二酸镍与无水乙醇的比例为(0.006-0.12):(0.12-0.6):70 (g/g/mL)。

上述的乙二酸镍与水合肼乙醇溶液的比为(0.12-0.6):10 g/mL。

用此方法制备的纳米镍，颗粒粒径小，尺寸分布均匀，分散性好，而且此方法反应条件易于控制、低成本，制作工艺和流程简便的优点。

 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

称量0.015 g 二水合双(对-磺酰苯基)苯基膦化二钾盐和0.3 g的乙二酸镍，在30 min超声辅助下，使其溶于70 mL 无水乙醇中，然后转移至250 mL 的三颈烧瓶中。将溶液温度升至60 ℃，逐滴滴加NaOH (1.0 M, 20 mL ) 乙醇溶液，调节反应液pH 值至 12。在微波辐照和搅拌下，逐滴滴加水合肼乙醇溶液(0.1 M, 10 mL )，升温至80℃，反应30 min。反应结束后，得到平均直径为36 nm、尺寸分布为8–59 nm的纳米镍颗粒。

实施例2

称量0.07 g 二水合双(对-磺酰苯基)苯基膦化二钾盐和0.45 g的乙二酸镍，在30 min超声辅助下，使其溶于70 mL 无水乙醇中，然后转移至250 mL 的三颈烧瓶中。将溶液温度升至60 ℃，逐滴滴加NaOH (1.0 M, 20 mL ) 乙醇溶液，调节反应液pH 值至 12。在微波辐照和搅拌下，逐滴滴加水合肼乙醇溶液(0.35 M, 10 mL )，升温至80℃，反应120 min。反应结束后，得到平均直径为8 nm、尺寸分布为5–41 nm的纳米镍颗粒。

实施例 3

称量0.05 g 二水合双(对-磺酰苯基)苯基膦化二钾盐和0.5 g的乙二酸镍，在30 min超声辅助下，使其溶于70 mL 无水乙醇中，然后转移至250 mL 的三颈烧瓶中。将溶液温度升至60 ℃，逐滴滴加NaOH (1.0 M, 20 mL ) 乙醇溶液，调节反应液pH 值至 12。在微波辐照和搅拌下，逐滴滴加水合肼乙醇溶液(0.25 M, 10 mL )，升温至80℃，反应60 min。反应结束后，得到平均直径为87 nm、尺寸分布为45–103 nm的纳米镍颗粒。

实施例 4

称量0.03 g 二水合双(对-磺酰苯基)苯基膦化二钾盐和0.2 g的乙二酸镍，在30 min超声辅助下，使其溶于70 mL 无水乙醇中，然后转移至250 mL 的三颈烧瓶中。将溶液温度升至60 ℃，逐滴滴加NaOH (1.0 M, 20 mL ) 乙醇溶液，调节反应液pH 值至 12。在微波辐照和搅拌下，逐滴滴加水合肼乙醇溶液 (0.07 M, 10 mL )，升温至80℃，反应90 min。反应结束后，得到平均直径为19 nm、尺寸分布为7–46 nm的纳米镍颗粒。

实施例 5

称量0.06 g 聚氧乙烯和0.6 g的乙二酸镍，在30 min超声辅助下，使其溶于70 mL 无水乙醇中，然后转移至250 mL 的三颈烧瓶中。将溶液温度升至60 ℃，逐滴滴加NaOH (1.0 M, 20 mL ) 乙醇溶液，调节反应液pH 值至 12。在微波辐照和搅拌下，逐滴滴加水合肼乙醇溶液 (0.5 M, 10 mL )，升温至100℃，反应120 min。反应结束后，得到平均直径为69 nm、尺寸分布为29–101 nm的纳米镍颗粒。

实施例 6

称量0.12 g γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和0.15 g的乙二酸镍，在30 min超声辅助下，使其溶于70 mL 无水乙醇中，然后转移至250 mL 的三颈烧瓶中。将溶液温度升至60 ℃，逐滴滴加NaOH (1.0 M, 20 mL ) 乙醇溶液，调节反应液pH 值至 12。在微波辐照和搅拌下，逐滴滴加水合肼乙醇溶液 (0.05 M, 10 mL )，升温至100℃，反应90 min。反应结束后，得到平均直径为43 nm、尺寸分布为22–84 nm的纳米镍颗粒。

实施例 7

称量0.016 g 的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和0.32 g的乙二酸镍，在30 min超声辅助下，使其溶于70 mL 无水乙醇中，然后转移至250 mL 的三颈烧瓶中。将溶液温度升至60 ℃，逐滴滴加NaOH (1.0 M, 20 mL ) 乙醇溶液，调节反应液pH 值至 12。在微波辐照和搅拌下，逐滴滴加水合肼乙醇溶液(0.15 M, 10 mL )，升温至90℃，反应60 min。反应结束后，得到平均直径为287 nm、尺寸分布为82–363 nm的纳米镍颗粒。

实施例 8

称量0.006 g 聚氧乙烯和0.12 g的乙二酸镍，在30 min超声辅助下，使其溶于70 mL 无水乙醇中，然后转移至250 mL 的三颈烧瓶中。将溶液温度升至60 ℃，逐滴滴加NaOH (1.0 M, 20 mL ) 乙醇溶液，调节反应液pH 值至 12。在微波辐照和搅拌下，逐滴滴加水合肼乙醇溶液(0.04 M, 10 mL )，升温至90℃，反应30 min。反应结束后，得到平均直径为72 nm、尺寸分布为32–133 nm的纳米镍颗粒。