联氨还原法制备金属Co纳米微粒
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mof热还原法合成纳米材料
MOF(金属有机框架)是一种由过渡金属离子和含氮杂环或羧酸类的有机配体通过自组装形成的三维有序的纳米多孔功能材料。
MOF具有大的比表面积,低的晶体密度,不饱和的金属位点,高的孔隙率和孔体积等特点,为气体吸附和储存、催化、传感、药物输送等领域提供了良好的场所。
热还原法是一种常用的制备纳米材料的方法,其原理是通过加热还原剂,将金属盐或氧化物还原成金属单质或纳米颗粒。
热还原法制备纳米材料的过程包括溶液的配制、加热还原、分离和干燥等步骤。
具体来说,热还原法制备MOF纳米材料的过程如下:
1. 溶液的配制:将所需的金属盐和有机配体溶解在溶剂中,形成均一溶液。
2. 加热还原:将溶液加热至所需温度,并加入还原剂(如NaBH4、LiAlH4等),使金属离子还原成金属单质。
同时,有机配体也会被还原成相应的有机物。
3. 分离和干燥:将反应后的溶液进行分离,得到MOF纳米材料。
然后将其进行干燥处理,得到最终的产品。
热还原法制备MOF纳米材料具有操作简便、条件温和、产物纯度高等优点。
同时,通过选择不同的金属盐和有机配体,可以制备出具有不同结构和性质的MOF纳米材料,从而满足不同的应用需求。
co氧化反应,单原子,纳米CO氧化反应是一种重要的化学反应,在工业生产和环境保护中具有广泛的应用。
本文将从单原子和纳米两个方面来介绍CO氧化反应的相关内容。
一、单原子在CO氧化反应中的作用单原子的催化剂在CO氧化反应中起到了关键的作用。
催化剂是指能够加速反应速率但不直接参与反应的物质。
在CO氧化反应中,常用的催化剂有铂、钯、铑等金属。
这些金属的单原子形式可以提供活性位点,吸附并激活CO分子,使其发生氧化反应。
CO氧化反应是一种重要的氧化反应,其反应机制主要包括氧化和还原两个步骤。
在氧化步骤中,单原子催化剂吸附CO分子,使其发生氧化反应,生成CO2。
而在还原步骤中,单原子催化剂吸附氧分子,使其发生还原反应,生成O2。
这两个步骤交替进行,最终实现CO 的完全氧化。
二、纳米在CO氧化反应中的应用纳米材料在CO氧化反应中也起到了重要的作用。
纳米材料具有较大的比表面积和较高的表面活性,能够提供更多的催化活性位点,增加反应速率。
同时,纳米材料的尺寸效应也能够影响反应的选择性和稳定性。
纳米材料在CO氧化反应中的应用主要包括两个方面:一是作为催化剂载体;二是作为催化剂自身。
作为催化剂载体,纳米材料能够提供更大的活性表面积,增加催化剂的负载量,提高反应效率。
常用的纳米材料载体包括二氧化硅、氧化铝等。
而作为催化剂自身,纳米材料能够直接参与反应,并发挥其特殊的催化性能。
常用的纳米材料催化剂包括纳米金属、纳米合金等。
纳米材料在CO氧化反应中的应用还面临着一些挑战。
一方面,纳米材料的制备和表征需要高精度的技术手段,增加了研究的难度和成本。
另一方面,纳米材料的稳定性和寿命也是一个问题,需要进一步研究和改进。
三、CO氧化反应在工业生产和环境保护中的应用CO氧化反应在工业生产和环境保护中具有广泛的应用。
在工业生产中,CO氧化反应可以用于CO的去除和净化,提高产品质量。
例如,CO氧化反应可以用于合成气的净化,去除其中的CO杂质,提高气体的纯度。
室温有机肼液相还原氧化银溶胶制备纳米银沈丽真;赖时军;余艺清;肖旺钏;郑可利;赖文忠【摘要】以有机肼(联氨N2H4)为还原剂,室温下还原氧化银溶胶制备纳米银微粒.考察了配位剂EDTA和稳定剂柠檬酸三钠的用量对纳米银形貌的影响.用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对合成的纳米银进行表征.结果表明:产物主要为三角形银纳米片和少量球形纳米颗粒,平均粒径20 nm,三角形纳米银片边长约为40 nm.柠檬酸根在银晶核不同晶面的选择性吸附及Ag(111)晶面的层错对三角形纳米银片的形成起主要作用,通过改变EDTA和柠檬酸三钠(TSC)的用量可调控纳米银的形貌.【期刊名称】《三明学院学报》【年(卷),期】2017(034)006【总页数】5页(P45-49)【关键词】室温;肼;液相还原法;Ag2O溶胶;制备;纳米银【作者】沈丽真;赖时军;余艺清;肖旺钏;郑可利;赖文忠【作者单位】三明学院资源与化工学院,福建三明365004;三明学院资源与化工学院,福建三明365004;三明学院资源与化工学院,福建三明365004;三明学院资源与化工学院,福建三明365004;三明学院资源与化工学院,福建三明365004;三明学院资源与化工学院,福建三明365004【正文语种】中文【中图分类】TB383.1纳米金属材料具有稳定的物理化学性能,在催化、磁性器件、光电子、微电子、医药、能源、表面增强拉曼效应等方面具有重要用途[1-3]。
贵金属银因具有优良的导电和导热性,特别是纳米银作为一种新型的功能材料,其应用前景广阔而备受关注,用纳米银粉体制成的浆料在微纳电子封装材料中应用广泛,例如片状纳米银粉是微纳电子元件封装导电胶浆料的重要组成部分、纳米银可用作纳米电子器件中的导线和开关,用于新型的导电或生物医药复合材料开发或用作化学合成反应的高效催化剂等[4-5]。
近年来,为适应电子产品的集成化、微型化、智能化的发展趋势,很多国家都致力于片状纳米银的制备和应用开发[6-7]。
联氨的制备方法
联氨制备方法,又称过氨合成法,是一种重要的以氨为原料的有
机合成方法,它可以产生各种咪唑类化合物,通常用来制备含有多种
氮基团的有机化合物。
一、基本原理
联氨合成的基本原理是将氨与指定的有机物反应,在其衍生物中
形成三羟胺基,这种三羟胺基有时也称为联氨根。
该反应的最终产物
可以被称为联氨类化合物。
二、反应条件
联氨合成的反应和普通的分子活化手性金属催化反应有很多相似
之处,但也有一些不同之处,主要是在反应条件和反应产物上。
一般
情况下,联氨合成反应在高温(100-200°C)中进行,采用过氧化物
配体,如醋酸酯、醚、磷酸酯、氯化物等,以及离子液体作为催化剂。
三、反应过程
联氨合成反应的反应过程主要由活性中间体直接参与反应。
通常,在联氨合成反应的前期,氨会先与指定的有机物发生反应,形成N-氯
衍生物,再通过变性剂将其变性,最终形成联氨类化合物。
四、反应产物
联氨合成反应可以生成含有多种连续氮原子链的三羟胺基,以及
各种咪唑类化合物。
它们常用于合成糖衍生物、糖胞质酶、药物及其
他有机化合物。
五、实际应用
联氨合成反应在药物合成、有机合成中有广泛的应用,它可以有
效地将氨与其他有机物反应,产生含有多种氮基团的三羟胺基类化合物。
此外,可以通过调整反应条件,使联氨合成反应产物具有高的保
留亲和力,从而控制反应过程,使反应更加精确和快速。
钴基纳米合金颗粒的液相还原法制备钴铁合金具有较高的饱和磁感应强度、较高的居里温度以及较低的矫顽力,因而广泛应用于电子工业。
钴铁合金纳米颗粒的磁性与其颗粒的尺寸、形状有很强的相关性,所以通过一定的方法制备出不同尺寸,不同形貌的钴基纳米颗粒有着重要的科学和应用意义。
如今人们可以通过电弧熔炼,气相沉积,溅射等方法制备出钴基合金纳米颗粒,但这些方法存在产率低,装置复杂,生产成本高等缺点,这制约了钴基纳米颗粒的大规模生产应用。
液相还原法制备合金颗粒具有操作简单,条件温和,易于大规模生产的优势,因此在磁性金属纳米材料的制备中被广泛采用。
本论文通过改变反应温度、溶剂浓度、还原剂浓度、碱性条件、搅拌速度探讨形貌控制机制。
制备出了尺寸不同的Co2Fe纳米颗粒并对其形貌进行了表征。
另外,通过使用次亚磷酸钠作为还原剂,利用D-葡萄糖酸钠作为络合剂制备Co2FeSn纳米颗粒,并对产物的成分进行了表征。
关键词:钴铁合金,纳米颗粒,液相还原法第一章引言磁性材料具有能量转换、储存或改变能量状态的功能,是重要的功能材料。
目前,磁性材料广泛应用于信息记录存储装置如硬盘、磁带,电工产品如变压器,电动机,以及通信设备和各种电子产品中[1]。
钴铁合金及其颗粒具有较高的饱和磁感应强度以及较高的居里温度,探究不同变量对钴铁合金颗粒形貌的影响有着较高的科研和应用价值[2]。
同时Co2Fe是扩散法制备Co2FeSn前提,制备出具有一定形貌的Co2Fe是控制Co2FeSn形貌的关键。
然而由于以往的制备方法及工艺的要求较为严苛,限制了钴铁合金的大量应用,所以探索出一种成本低廉,操作简便的制备方法将极大地推动磁性材料的广泛应用。
液相还原法制备Co2Fe具有成本低廉、设备简单、条件温和的特点,因而本实验主要探索不同变量对Co2Fe 形貌的影响,以及利用液相还原法直接制备Co2FeSn。
1.1 纳米材料概述纳米科学技术被认为是21世纪非常重要的一门科学技术。
当代化工研究Modern Chemical Research145 2020•07科研开发化学还原法合成Cu纳米粒子分析*王彦(山西工程职业学院山西030009)摘耍:通过在室温下化学还原以简单餉途径合成了铜纳米粒子,分别用硼氢化钠和聚乙烯毗咯烷酮还原并稳定了Cu2+离子.评估了还原剂/前体盐(RA/PS)比餉变化对Cu NPs尺寸和形态的影响.合成材料通过紫外可见(UV-Vis)光谱,X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM).UV-Vis光谱显示在569ntn处有一个Cu NPs等离子体激元峰,屈85nm处有另一个C^O峰.XRD分析表明,fcc-Cu相含有少量的fcc-Cu20化合物.SEM和TEM研究表明,当RA/PS比值是2.6的时候,获得的粒径大概是7nm半球形Cu NPs,得到较大粒径多面体形化0颗粒,最大餉粒径为150nm.除此以外,于RA/PS比是1.66的时候,获得在其尖端具备量子限域效应餉星形粒子.关键词:化学还原法;合成;Cu纳米粒子中BS分类号:TQ131文献标识码:ASynthesis of Cu Nanoparticles by Chemical Reduction MethodWang Yan(Shanxi Engineering Vocational College,Shanxi,030009)Abstracts Copper nanoparticles-were synthesized in a simple way by chemical reduction at room temperature,and Cu2+ions were reduced and stabilized with sodium borohydride and p olyvinylpyrrolidone,respectively.The effect of c hanges in reducing agent/precursor salt(RA/P S)ratio on the size and morphology of C u NPs was evaluated.The synthetic materials passed UV-Vis spectroscopy,X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscope(SEM)and transmission electron microscope(TEM).UV-Vis spectrum showed a Cu NPs plasmon peak at569nm and another Cufl peak at485nm.XRD analysis showed that the f cc-Cu phase contained a small amount offcc-Cu2O compounds.SEM and TEM studies show that when the RA/PS ratio is2.6,the obtained p article size is about7nm hemispherical Cu NPs,and large-diameter polyhedral Cu3O particles are obtained with a maximum particle size of150nm.In addition,when the RA/PS ratio is1.66,star-shaped Cufl particles having a quantum confinement effect at the tip are obtained.Key words:chemical reduction^synthesisCu nanoparticles近年来,由于新型纳米材料在各种技术领域中的广泛应用,对新型纳米材料的受控合成的研究急剧增加。
纳米金属铜粉的制备方法及应用
纳米金属铜粉因其具有独特的光、电、磁、热和化学特性,广泛应用于高效催化剂、导电电浆、陶瓷材料、高导电率、高比强度合金和固体润滑剂等领域。
目前纳米金属铜的制备方法主要有:化学还原法、微乳液法、多元醇法、有机前驱体热分解法、电化学法等。
一、纳米金属铜粉的制备方法
1、化学还原法
化学还原法是目前实验室和工业上制备纳米最常用的制备方法。
其方法是选择合适的可溶性铜盐前驱体与适当的还原剂如N2H4H2O、NaBH4抗坏血酸等在液相中进行反应,Cu2+还原、成核生长为纳米铜粉体。
在化学还原法制备金属纳米粒子过程中,纳米铜易氧化或团聚,限制了其实际应用。
表面修饰技术为纳米微粒表面改性提供了切实可行的途径。
通过对纳米微粒表面的修饰,可以改善纳米粒子的分散稳定性,同时使微粒表面产生新的物理化学性质,另外还可以改善纳米粒子与其它物质之间的相容性,从而有效解决纳米微粒团聚氧化失活等问题。
利用化学还原法制备铜纳米材料常见的分子配体包括表面活性剂、各种聚合物和树枝状大分子、硫醇及其衍生物等。
化学还原法优点是:操作方便、易于控制。
例如可通过改变反应参数如还原剂的种类、前驱体浓度、反应温度和时间,尤其是表面活性剂用量与种类等控制其成核和生长过程,从而控制颗粒尺寸和形貌。
另外,这种方法对设备的要求低,所用的原材料为廉价的无机盐,反应可以在较温和的条件下进行,工艺流程简单,易于扩大到工业化生产。
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联氨还原法制备金属Co纳米微粒s龚晓钟汤皎宁(深圳大学理学院,深圳518060)摘要采用联氨还原法制备具有催化活性的金属c。纳米微粒,由。一射线衍射确认晶相为六方密排G。,平均晶粒尺寸为148nm。对其形状和大小进行了透射电镜及激光散射分析,确认co纳米粒子为球形。在正己烷中存在软团聚.团聚体
平均尺寸约452
nrn。本文在超声震荡下通过改变反应温度、反应物用量、反应液添加次序、添加方式等,寻找制备c。纳米粒
于的最佳反应条件。
关键词纳米粒子联氨钴激光散射
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纳米技术是一种能在原子或分子水平上操纵物质的技术。由于纳米技术能够为信息和生物科学技术进~步发展提供基础的材料,所以纳米技术的意义已远远超过了电子信息技术和生物科学技术,将成为2l世纪的一次产业革命。目前,纳米技术广泛应用于光学、医药、半导体、信息通讯。但面对未来,中国纳米产业的发展仍充满紧迫感。对此国家重点基础研究纳米项目的首席科学家张立德研究员提出:“纳米材料的应用和开发,提供了一个千载难逢的大好时机,机不可失,时不再来,我们必须紧紧抓住这次机遇”【lJ。因此,纳米技术的发展对社会有着举足轻重的意义。纳米材料就是具有纳米尺度的粉末、纤维、膜或块体,它的出现意味着人们已经十分接近通过直接*国家自然科学基金资助项目(59605006)广东省自然科学基金资助项目(000843)深圳市基金资助项目(021286)操纵和安排原子、分子来创造新物质。科学实验证实,当常态物质被加工到极其微细的纳米尺度时,会出现特异的表面效应、体积效应和量子效应,它在催化方面具有高活性和高选择性,在光学、热学、电学、磁学、力学乃至化学性质也相应地会发生显著的变化。因此纳米材料具备一般材料所没有的特殊性能,用途十分广泛,是整个新材料研究领域的焦点与核心所在。本文采用联氨还原法制备具有催化活性的金属C。纳米微粒。制备原理为:联氨(m.p.2℃,b.p113℃)中的分子通过强氢键缔合,广泛用于还原剂。作为还原剂的最大优点是在碱性条件下还原能力强,它的氧化产物是干净的N2,不会给产物引进杂质金属离子。联氨(N2H4·H20)在碱性溶液中与C02+发生氧化一还原反应可以形成金属Co:2C02++N2H4+40H一一2Co+斗N2十+4H20从电极电位考虑,C02+在碱性溶液中还原的电极电位为:
万方数据2004年32卷第2期广州化工29·
C。(0H)2+2e=C。+20H一蛾(oH).肠=~O73(V)而N2H4·H20的电极电位为N2+4H20+4e2N2H4+40H掮,似H.=
1.15(V)整个氧化一还原反应的电动势为E=一073一
(一115)=O.42(v)可见,反应可行并趋势较大。联氨在反应中除了作还原剂,还能和金属离子(如(稃+)有一定程度的配合,这种配位有利于N2H4与金属离子(瞄+)之间的电子流动。N2H4与金属离
子配位的难易程度取决于金属离子上原配体的稳定性,原配体越稳定,N2H4越难取代原配体而与金属离子配位【“。我们通过实验证明,在碱性的乙醇一水体系中,C02+很易被N2H还原成C。,过程是:(哿+—堡[岛一口姆乇oH]z+』!坚丛旦[。一MHP+j!堂。4+M十
(配离子)(配高子)我们做了大量的实验,当加入其他表面活性剂
a渣
后,反而使产品Co的粒径有所增加,因为这些表面活性剂与C02+形成的配离子比较C02+一乙醇的配离子稳定,使N2H4难于取代而进行电子转移。在这里,醇即为溶剂,又为表面活性剂。所以,在这个体系中,不再加入其他表面活性剂,醇和联氨在与C02+的配位过程中,除了有利于电子流动外,还起到了阻止钴团聚的作用。
1实验l1金属Co纳米粒子的制备(1)主要试剂及实验仪器zK一82A型真空干燥箱sH一1004型超声波仪器800型离心沉淀器∞2·6H20
A.R;水合肼A.R;氢氧
化钠AR
95%乙醇AR;无水乙醇A.R;正己烷AR
(2)制备方法bi葭
1.2.分析测试方法(1)主要测试仪器JEM_】00CXⅡ透射电子显微镜;Y—4Q型x一射线衍射仪;COIⅡTERN4plusSubmicronpar—ticlesizer(激光光散射仪)(日本)。(2)超细粒子物相的表征用X-一射线衍射仪对金属c0粉体进行物相分析。测试条件:钴靶、管压为40KV、管流为30mA、
扫描区间在20。~100。之间,扫描速度0.06。/sec。(3)金属C0粒子形状和大小的表征(a)透射电镜分析样品在电子显微镜下观测粒子的形态和大小。放大倍数为50K。
(b)激光光散射实验将制备的c0细粉在正己烷中定容,加入油酸做分散剂,浓度约为1‰,用
万方数据—二璺L一[型垡三!!竺至丝堂塑!塑
激光光散射仪测量粒子的形态和大小。测试条件:温度为20.0℃;散射角度为23.O。30.r62.6。90.O。;散射时问为300
s300s
180s
180s;收集数据范围为1.O~3000m。
2结果与讨论2】工艺条件选择(1)反应液添加次序、方式对产品粒径的影响(i)反应液的添加次序有以下三种方式①a液滴人b液;②b液滴人a液;③向a液中逐滴地、交替地滴入水台肼及NaOH水溶液。以三种方式制备的金属∞微粒分别进行激光散
射测定,测量角度为90.00时,测得的粒径见下表:表1反应液添加次序与粒子粒径的关系
(il)反应液的添加方式有两种类型①a液逐滴滴人b液;②a液一次性加入b液。a液以不同方式添加至b液制备的金属。微粉,在激光散射仪测量角度为卯.0耐,测得粒径如表2所示:表2反应液添加方式与粒子粒径的关系4K从表1数据看出,以a液加入b液的添加次序所制备的金属co微粉的粒径更小。根据晶体增长理论,体系中存在晶体的成核作用和晶体的生长之问的竞争,当a液添加入b液时,产生局域过饱和,成核过程快,晶核出现得多,使晶体的成核作用占优势,所以平均Co粒径下降。从表2数据又看出,以a液逐滴加入b液的效果好。局域过饱和使成核快,但如果一次性加人a液,使过饱和范围和程度过大,晶核的生长则不可忽视,所以平均Co粒径有所上升。(2)反应温度的影响我们试验了在常温、50℃及80℃时制备C0微粒,激光散射仪测量结果如下(测量角度为90.0。):表3反应温度与粒子粒径的关系因为在高温下水合肼挥发,并且随着反应温度升高水合肼挥发程度加剧,此外,由于反应温度升高,产物颗粒之间碰撞的机会增多,小颗粒互相聚集在一起或者小颗粒聚结在大颗粒上,并通过表面反应,表面扩散或体积扩散而“溶合”进大粒子中去,形成—个更大的整体粒子,或只在粒子相互接触外局部“溶合”,形成一个大的多孔粒子聚集体,从而影响到产物的粒度13J。所以还是I三c常温下制备效果为佳。2.2结构分析(1)产物鉴定和物相分析联氨还原法制备的金属co纳米粉体样品的)(_一射线衍射图如图1所示。
、“L~…,、、^
A.九。5.OO50.00图l金属c。粉末的Ⅺm图
万方数据2004年32卷第2期厂州化工·31
根据图l可知,由联氨还原法制备的金属Co纳米粉体的物相为六方密排晶形。根据scherrer公式D=089x/B1/2cose计算出所得Co粉末的平均晶粒尺寸为148nm。(2)c。超细粒子的形态和大小所得细粉的透射电镜显微形貌如图2所示。可以看出其粒子形状为球形,其分散性较好,几乎无团聚,其平均粒径为40.Onm左右。图2纳米Go粉末的删照片×50K(上接第6页)参考文献1朱海鸥,王军等南京工业大学学报,2002,24(2):20~232王兴,高玉华等.石油化工,1997,26(4):267~2723王兴.高玉华等.石油化工,1998.27(4):231~2354KacalJADet郴tAlkyladonpro∞st|singafh谢dedsili∞一alu疵na.[P].US.5196574.(1993)5RE.MarinangeII,Js}b】mgr∞,[P],US5491271(1996)6BemaT硝叮oJL1M凹锄oDallvilaA,Alkyhthlo{a姒I】at—ichvdrocarb。nsin6xedbedcatalytic弘o。e皓[P]Us,5146026.(1992)7崔哲。韩明汉,陈卫等石油化工,1999,28(10):657~6598deAlll硭idaJLG,DufauxM,1 ̄诅^tYBetalAppl巳“A.1994,114(1):1413结论采用联氨还原法制备的金属Co纳米粉体的形态为六方密排c0,平均粒径为14.8nm。在正己烷
中存在软团聚,团聚体平均尺寸为452nm。制备的最佳工艺为:在常温、超声振荡下,氯化钴乙醇溶液滴人水合肼的NaoH溶液中还原产生金属Co纳米微粉。
参考文献l张立德,牟季美纳米材料和纳米结构[M]北京:科学出版社,2002,337~3382郑化桂、曾京辉、余华明等中国科学技术大学学报,1999,29(6):722~7263石玉光,廖青江苏冶余,2003,31(3):11~13
913∞Y,KessasR,NaccacheCeta1.ApplCatalA,1999,184(2):231