一種具有網狀結構的硼化鎳粉體及其製備方法與流程
2023-05-18 23:59:28 1
本發明屬於無機粉體製備技術領域，具體涉及一種硼化鎳(Ni3B)粉體的製備方法，特別涉及一種具有網狀結構的Ni3B粉體的製備方法。
背景技術：
Ni-B由於機械硬度高，耐腐蝕性強和具有良好的電磁和催化特性，在超硬防腐塗層，電子功能材料和催化領域具有廣泛的應用。目前，Ni-B粉體的製備方法主要有兩種：溼化學法和單質直接反應法。溼化學法一般採用硼氫化物還原含鎳前驅體，所得Ni-B粉體為非晶態，尺寸為納米級，是一種應用較廣的非貴金屬氫電極催化劑。單質直接反應法所製備的Ni-B粉體為結晶態，可通過機械化學法或自蔓延燃燒法來實施。機械化學法所製備的Ni-B粉體粒徑小，但結晶性較差，且在球磨過程中會引入一些雜質。而自蔓延燃燒法所製備的Ni-B粉體晶粒尺寸較大，分布不均勻，反應過程難以控制，易出現反應不完全等問題。此外，由於Ni-B體系含有NiB12，NiB，Ni2B，Ni3B，Ni4B3等多種結晶相，由上述方法合成的結晶Ni-B粉體多為複合相。
催化劑在使用時一般都負載在具有多孔或網狀結構的載體上，催化劑和載體需要具有良好的化學相容性。顯然，結晶Ni-B是非晶Ni-B催化劑化學相容性最好的載體，並且使用結晶Ni-B粉體作為催化劑載體比其他載體在耐腐蝕性上更具有優勢。但是，具有多孔或網狀結構的結晶Ni-B粉體目前還未見有報導。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是：提供一種具有網狀結構的結晶Ni3B粉體的製備方法。
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案。
本發明提供了一種具有網狀結構的硼化鎳粉體，該粉體為結晶態Ni3B，具有網絡結構，網線平均直徑為20nm。
本發明同時提供了上述具有網狀結構的硼化鎳粉體的製備方法，具體包括如下步驟：
(1)將微米級金屬鎳粉、無定形硼粉和鹼金屬氯化物粉體混合；
所述微米級金屬鎳粉和無定形硼粉的摩爾比為3～5：1；所述鹼金屬氯化物為氯化鈉、氯化鉀中的一種或兩種，其質量為微米級金屬鎳粉和無定形硼粉質量的5～15倍；
(2)將步驟(1)得到的混合粉體放入剛玉坩堝中，在氬氣氣體保護下熱處理後自然冷卻；
所述熱處理溫度為1000℃以上，熱處理時間為0.5～2h；
(3)將步驟(2)所得產物放入1.0～4.0mol/L的鹽酸中浸泡2-8h，過濾，清洗，乾燥即得到具有網狀結構的硼化鎳粉體。
優選的，所述鹼金屬氯化物為氯化鈉和氯化鉀的混合物，其摩爾比為1：1。
本發明的製備過程具有如下特點：本發明在金屬鎳和無定形硼粉的固相反應過程中引入了鹼金屬氯化物。鹼金屬氯化物在Ni3B粉體的製備中具有以下三個作用：(1)作為阻隔劑，抑制金屬鎳和無定形硼粉之間的劇烈反應，使反應速率可控；(2)鹼金屬氯化物在658～801℃熔融，為反應提供一個液相環境，加速固相物質的擴散，使反應產物中無其它結晶相雜質(如NiB，Ni2B，Ni4B3等)；(3)Ni3B晶粒在液相環境中發生晶粒生長，形成網狀結構。
本發明所得到的Ni3B粉體為結晶態，並具有網狀多孔結構，既可以作為催化劑載體材料，又是一種具有潛力的無機功能材料。
附圖說明
圖1為本發明實施例1製得的Ni3B粉體的X射線衍射(XRD)圖譜。
圖2為本發明實施例1製得的Ni3B粉體的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。
具體實施方式
為了進一步了解本發明的技術內容，以下結合附圖和實施例詳述本發明，但本發明不局限於下述實施例。
實施例1
將微米級金屬鎳粉和無定形硼粉(摩爾比為3:1)與10倍質量的氯化鈉/氯化鉀(摩爾比為1：1)粉體混合均勻後放入剛玉坩堝中，在氬氣保護下加熱至1000℃，保溫1h後自然冷卻，然後將產物放入1.0mol/L的鹽酸中浸泡2h，過濾，分別用水和乙醇清洗多次，乾燥即得到具有網狀結構的Ni3B粉體。
圖1為本實施例所製備Ni3B粉體的XRD圖譜，可以看出，本實施例所製備的粉體為結晶Ni3B，無其它雜質相。圖2為本實施例所製備Ni3B粉體的SEM照片，可以看出，該粉體具有網狀結構，網線直徑約為20nm。
實施例2
將微米級金屬鎳粉和無定形硼粉(摩爾比為4:1)與5倍質量的氯化鈉粉體混合均勻後放入剛玉坩堝中，在氬氣保護下加熱至1100℃，保溫1h後自然冷卻，然後將產物放入2.0mol/L的鹽酸中浸泡4h，過濾，分別用水和乙醇清洗多次，乾燥即得到具有網狀結構的Ni3B粉體。
實施例3
將微米級金屬鎳粉和無定形硼粉(摩爾比為4.5:1)與5倍質量的氯化鈉粉體混合均勻後放入剛玉坩堝中，在氬氣保護下加熱至1100℃，保溫1h後自然冷卻，然後將產物放入3.0mol/L的鹽酸中浸泡5h，過濾，分別用水和乙醇清洗多次，乾燥即得到具有網狀結構的Ni3B粉體。
實施例4
將微米級金屬鎳粉和無定形硼粉(摩爾比為5:1)與10倍質量的氯化鉀粉體混合均勻後放入剛玉坩堝中，在氬氣保護下加熱至1000℃，保溫1h後自然冷卻，然後將產物放入4.0mol/L的鹽酸中浸泡8h，過濾，分別用水和乙醇清洗多次，乾燥即得到具有網狀結構的Ni3B粉體。