本文采用液相还原法制备了铁镍纳米合金，即以KBH4为还原剂，在分散剂PEG存在下，于水相中将Fe2+、Ni2+还原为纳米微粉。TEM结果表明该合金具有须状结构，长度为200～400nm，直径2～4nm。纳米微粉由于颗粒小、比表面积大，在制备过程中已部分被氧化，需氢化还原去除表面杂元素氧以提高其表面活性。XRD结果表明，未经氢化焙烧的纳米合金呈无定形状，晶形转变温度为250℃，烧结温度为450℃，700℃时合金完全被烧结。其中，合金在400℃下通氢还原其表面能最高，此时具有优良的催化活性及与有机氯化物反应性能。不同摩尔比例的铁镍纳米合金中各元素在合金中的存在形式呈规律性变化，且主要晶相为Fe3Ni3B。 本文利用Fe3+与EDTA及H2O2形成稳定的深紫色三元络合物；在氨性溶液中，氧化剂存在下，Ni2+与丁二酮肟形成酒红色络合物，采用紫外-可见分光光度法分别在519nm和536nm波长处测定铁、镍的含量。以甘露醇为强化剂，采用弱酸强化法测定合金中的硼含量，并进行添加回收率测定。元素分析结果表明，该合金为Fe-Ni-B-O纳米合金，合金中Fe含量改变了Ni与B的摩尔比，随纳米合金中Fe含量的减少，B质量百分含量随Ni质量百分含量线性增加。 对不同摩尔比例的铁镍纳米合金催化硼氢化钾水解析氢行为进行考察，实验结果表明，pH=8时合金析氢产率最高，Fe单质析氢速率极其缓慢，随Ni含量增加析氢速率显著增加，当Fe/Ni≤1时析氢速率最佳，且均高于NixB的催化析氢性能。可以认为是Fe的加入改善了NixB催化KBH4的水解析氢性能。Fe-Ni-B/TiO2、Fe-Ni-B/陶瓷纳米合金催化剂对KBH4水解析氢同样具有较好的催化性能，但催化性能均远低于Fe-Ni-B/TiO2/陶瓷催化剂。通过实验确定KBH4水解析氢产率和速率达最大值的最佳条件，即硝酸盐为浸渍液浸渍3次，且当pH=8时KBH4水解析氢行为最优。 铁镍纳米合金在热斑作用下可以和性能稳定的一碳氯化物反应，其产物为FeCl2、NiCl2、Cl2和FexC，XRD测试结果表明碳元素以FexC形式镶嵌在纳米合金表面，其它产物水洗后进入水相。一碳氯化物解离产生的Cl结合生成Cl2，Cl2或进入气相或被吸附在合金的表面，水洗时发生歧化反应得到Cl-和ClO-进入水相。水洗后的固体产物，700℃通氢焙烧，氢气和合金表面上的部分碳元素、氧元素反应生成小分子的有机化合物，该化合物呈白色气体状态排出反应体系，用硝酸银溶液吸收尾气有银镜现象，该白色雾状气体经质谱分析证实是甲醇和甲醛，其定量关系尚有待于进一步验证。 以四氯化碳为例对铁镍纳米合金与有机一碳氯化物的反应性能进行了机理上的研究，采用定量分析的方法证实反应机理是自由基链式反应机理，对上述反应机理采用氯苯为反应物与纳米合金反应进行验证。该类反应及反应机理的研究目前尚未见文献报道。
- 作 者：
- 董国君
- 学科专业：
- 材料学
- 授予学位：
- 博士
- 学位授予单位：
- 哈尔滨工程大学
- 导师姓名：
- 张密林
- 学位年度：
- 2006
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
