本发明专利技术公开了Ni2Al3/α‑Al2O3刻蚀制备雷尼镍(Raney‑Ni)/α‑Al2O3的方法，包括如下步骤：按以下反应式称取市售NiO粉、Al粉，混合反应3h；6NiO+13Al→3Ni2Al3+2Al2O3；将所得的混合粉末置于SP‑3型行星式球磨机中进行机械球磨，以GCr15钢球作为研磨介质，球料比为30∶1，球磨机转速为400r/min，球磨过程，每球磨1h停20min，10h后，得Ni2Al3/α‑Al2O3粉体，取出；将所得的Ni2Al3/α‑Al2O3粉体用重量百分比为20％的NaOH溶液腐蚀2h，腐蚀过程中，反应容器置于70℃水浴中。本发明专利技术通过机械球磨NiO和Al混合粉末首先制备出Ni2Al3/α‑Al2O3粉体，再利用NaOH溶液刻蚀，则可制备Raney‑Ni/α‑Al2O3，制备工艺简单。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化工领域，具体涉及一种Ni2Al3/α-Al2O3刻蚀制备雷尼镍(Raney-Ni)/α-Al2O3的方法。
技术介绍
去合金化法可以实现Cu、Au、Pt、Ni等多种纳米多孔金属的制备。其中雷尼镍(Raney-Ni)通常是二元富铝合金(又称雷尼合金)在碱液中选择刻蚀Al来获得的，通常雷尼合金成分中Ni和Al的重量比为1∶1，雷尼合金成分、制备方法和去合金化温度及如NaOH溶液浓度等对雷尼镍的性能均有重要影响。已有文献系统研究了快速凝固法制备的不同Al含量雷尼合金的去合金化过程，发现Ni2Al3无法实现去合金化。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种Ni2Al3/α-Al2O3刻蚀制备雷尼镍(Raney-Ni)/α-Al2O3的方法。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：Ni2Al3/α-Al2O3刻蚀制备雷尼镍(Raney-Ni)/α-Al2O3的方法，包括如下步骤：S1、按以下反应式称取市售NiO粉、Al粉，混合反应3h；6NiO+13Al→3Ni2Al3+2Al2O3；S2、将所得的混合粉末置于SP-3型行星式球磨机中进行机械球磨，以GCr15钢球作为研磨介质，球料比为30∶1，球磨机转速为400r/min，球磨过程，每球磨1h停20min，10h后，得Ni2Al3/α-Al2O3粉体，取出；S3、将所得的Ni2Al3/α-Al2O3粉体用重量百分比为20％的NaOH溶液腐蚀2h，腐蚀过程中，反应容器置于70℃水浴中。本专利技术具有以下有益效果：通过机械球磨NiO和Al混合粉末首先制备出Ni2Al3/α-Al2O3粉体，再利用NaOH溶液刻蚀，则可制备Raney-Ni/α-Al2O3，从而降低了雷尼合金去合金化所需的最低Al含量，制备工艺简单。附图说明图1为本专利技术实施例中NiO-Al混合粉末球磨不同时间的XRD谱图。图2为本专利技术实施例中NiO-Al混合粉末球磨3h后的SEM形貌及不同区域的EDS谱图(a)SEM形貌，(b)A区域EDS和B区域EDS。图3为本专利技术实施例中NiO-Al混合粉末球磨10h后的SEM形貌图。图4为本专利技术实施例中球磨10h的NiO-Al混合粉末(a)及经2h刻蚀粉末(b)的XRD谱图。图5为本专利技术实施例中Ni2Al3/α-Al2O3复合粉体经20％NaOH溶液刻蚀不同时间的TEM形貌(a)0min，(b)10min，(c)30min，(d)2h。图6为本专利技术实施例中NiO粉末的SEM形貌(a)及其XRD谱图(b)图7为本专利技术实施例中Al粉末的SEM形貌(a)及其XRD谱图(b)具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例试验采用市售NiO粉、Al粉，两者按反应式(1)进行配比，混合粉末置于SP-3型行星式球磨机中进行机械球磨，以GCr15钢球作为研磨介质，球料 比为30∶1，球磨机转速为400r/min。球磨过程，每球磨1h停20min，10h后将球磨得到的复合粉体取出。将球磨10h的粉末用20％NaOH(重量百分比，下同)溶液腐蚀，腐蚀时间分别0min、10min、30min和2h，腐蚀过程中，反应容器置于70℃水浴中。6NiO+13Al→3Ni2Al3+2Al2O3(1)用JSM-6700型扫描电子显微镜(SEM)观察球磨粉末颗粒形貌，用扫描电子显微镜附带的能量色散谱仪(EDS)分析球磨过程中成分；用D8型X射线衍射仪(XRD)对球磨粉末和经NaOH溶液刻蚀5h粉末进行物相分析，入射线为CuKα，波长为0.154056nm，管压40KV，步长0.02°，扫描速度为2.5°/min；用JEOL 2010F型透射电子显微镜(TEM)观察不同刻蚀时间粉末的微观结构。机械球磨过程物相变化图1为NiO-Al混合粉末(按反应式(1)配比)球磨不同时间的XRD谱图，原料粉末NiO和Al的SEM形貌及XRD谱图分别如图6和图7所示。可以看到球磨3h后已经发生化学反应，且反应产物为Ni2Al3和α-Al2O3，其中Ni2Al3衍射峰的强度高于α-Al2O3。球磨10h后Ni2Al3衍射峰强度下降宽度增加，表明其晶粒在球磨过程中逐渐减小。α-Al2O3衍射峰的强度也有所下降，但衍射峰宽化不如Ni2Al3衍射峰明显。球磨15h后的Ni2Al3和α-Al2O3衍射强度进一步下降，衍射峰半峰宽则进一步增加。图2为球磨3h粉末的SEM形貌及不同区域的EDS谱图。图2(a)中A区域的EDS谱图中主要为Al和O的谱峰，Ni元素谱峰极低，如图2(b)所示。由此可知，可知A处颗粒为α-Al2O3；而B区域的EDS谱图中主要为Ni和Al的谱峰，0元素谱峰极低，如图2(c)所示，可知B处颗粒为Ni2Al3。由此可见，机械力诱发NiO-Al混合粉末发生化学反应之后，形成的Ni2Al3和α-Al2O3两相彼此孤立，两相混合物的导电性很差。图3为球磨10h后形成的Ni2Al3/α-Al2O3复合粉体SEM形貌。可以看到球磨10h的复合粉末颗粒极不均匀，粒径范围为亚微米～10微米左右。由于 α-Al2O3颗粒在球磨过程中不断破碎，并与Ni2Al3颗粒复合，因此球磨10h后两相无法分辨，从SEM形貌推断，复合颗粒的导电性较球磨3h时的混合粉末明显改善。图4为球磨10h得到的Ni2Al3/α-Al2O3复合粉体及经20％NaOH溶液刻蚀2h后粉末的XRD谱图。可以看出Ni2Al3经NaOH溶液刻蚀后形成Ni，且形成的Ni的衍射峰半峰宽很宽，粗略估计其晶粒应为纳米级。前已指出，α-Al2O3具有稳定的六方结构，加之极强的离子键合，因而不溶于H+及OH-离子溶液。因此，刻蚀后的粉末中仍有α-Al2O3衍射峰存在。浓氢氧化钠溶液除去镍铝合金中的铝的过程被称为浸出，简化之后的浸出反应如下：2Al+2NaOH+6H2O→2Na[Al(OH)4]+3H2(2)浸出反应所用的氢氧化钠的浓度要求比较高，一般需达5摩尔/升，这样才能迅速将铝转化为溶于水的铝酸钠(Na[Al(OH)4])，而避免产生氢氧化铝沉淀。在浸出过程中逐步形成的多孔结构具有强烈的缩小其表面积的倾向，会发生结构重排，孔壁彼此结合，使得多孔结构被破坏。而温度的升高会使得原子运动加快，从而加大结构重排的趋势，所以雷尼镍的表面积和催化活性都随浸出反应温度的升高而下降，而如果浸出温度很低，又会使得浸出反应速度过慢，故常用的浸出反应温度介于70至100摄氏度。图5为球磨10h的Ni2Al3/α-Al2O3复合粉体及经20％NaOH溶液刻蚀不同时间的TEM形貌。可以看到未经刻蚀粉末颗粒为纳米晶颗粒，表面整洁，如图5(a)所示。刻蚀10分钟后，颗粒表面开始形成二维薄膜结构，如图5(b)。随着反应时间的增加，表面二维膜状结构增多，同时，颗粒内部更为疏松，表明反应从颗粒表面开始逐渐向内部扩展。但直至反应结束，整个颗粒并不全部转变为二维结构，图5(c)和(d)分别为反应30min和2h后的TEM形貌，对图5(d)薄膜处进行选区衍射分析表明，此处为结晶度较差的多晶结构。关于二元合金去合金化机理，有多种理本文档来自技高网...
【技术保护点】
Ni2Al3/α‑Al2O3刻蚀制备雷尼镍(Raney‑Ni)/α‑Al2O3的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、按以下反应式称取市售NiO粉、Al粉，混合反应3h；6NiO+13Al→3Ni2Al3+2Al2O3；S2、将所得的混合粉末置于SP‑3型行星式球磨机中进行机械球磨，以GCr15钢球作为研磨介质，球料比为30∶1，球磨机转速为400r/min，球磨过程，每球磨1h停20min，10h后，得Ni2Al3/α‑Al2O3粉体，取出；S3、将所得的Ni2Al3/α‑Al2O3粉体用重量百分比为20％的NaOH溶液腐蚀2h，腐蚀过程中，反应容器置于70℃水浴中。
【技术特征摘要】
1.Ni2Al3/α-Al2O3刻蚀制备雷尼镍(Raney-Ni)/α-Al2O3的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、按以下反应式称取市售NiO粉、Al粉，混合反应3h；6NiO+13Al→3Ni2Al3+2Al2O3；S2、将所得的混合粉末置于SP-3型行星式球磨机中进行机械球磨，以...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾建刚，高昌琦，季根顺，郭铁明，马勤，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62
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