一种纳米晶制造技术

本发明专利技术公开了一种纳米晶

【技术实现步骤摘要】
一种纳米晶(FeCoNiCrMn)3O4多孔高熵氧化物的制备方法


[0001]本专利技术公开了一种纳米晶
(FeCoNiCrMn)3O4多孔高熵氧化物的制备方法，属于高熵陶瓷材料制备

。

技术介绍

[0002]高熵氧化物通常是由五种及五种以上的氧化物以等摩尔或者近摩尔比，通过相互固溶的方法得到单一结构的氧化物
。
目前主要的高熵氧化物包括岩盐结构
、
尖晶石结构
、
萤石结构
、
钙钛矿结构等单相多组分化合物，它们各具特异性，但如何快速简单的制备且保证产物晶相的单一性是普遍存在的问题
。
[0003]高熵氧化物的主要制备方法固相焙烧法
、
有水热法
、
溶胶
‑
凝胶法
、
有机前驱体法等
。
这些方法中，固相焙烧法所需要的焙烧时间长，所得晶粒粒径大且不均一；水热法需要高温高压反应条件苛刻，反应时间长；溶胶
‑
凝胶法步骤多，实验过程所需时间较长，所得产物结晶度偏低
。
有机前驱体法与前几种方法相比，金属离子在前躯体中的均匀分散利于高熵相形成，能够获得均匀的晶粒尺寸分布，有机配体的高温分解利于形成多孔结构增加比表面积与高熵粉体的使用活性，且合成步骤简单，实验周期短
、
成本较低
。
[0004]金属有机框架材料
(Metal
‑
Organic Frameworks,MOFs)
是通过金属
/
金属簇与有机配体的自组装来制备
。
由于其具有更高的表面积
、
多孔结构和可设计的成分等优点，被认为是一种重要的新型多孔材料，也称为一种高熵氧化物合成的新型前驱体
。
专利
CN 115261921A
公开了一种
FeCoNiMnCr
高熵合金
/
高熵氧化物异质相催化剂的制备方法，包括以下步骤：将
2,5
‑
二羟基对苯二甲酸
、
亚铁盐
、
钴盐
、
镍盐
、
锰盐和铬盐按预定摩尔比溶于乙醇
、
去离子水和
N,N
‑
二甲基甲酰胺组成的混合溶剂中，在加入碳载体后进行水热反应
100
‑
140℃
加热
20
‑
36h
，得到
FeCoNiMnCr
五元金属有机框架前驱体，进一步在还原性气氛下进行热处理，得到负载在碳上的
FeCoNiMnCr
高熵合金
/
高熵氧化物异质相纳米材料
。
但此方法采用水热法需要高温高压反应条件相对苛刻，反应时间长，未明确说明产物晶粒粒径
。
专利
CN 115710727A
公开了一种中空框架高熵氧化物的制备方法，包括以下步骤：将含有二甲基咪唑和乙酰丙酮金属有机化合物的有机溶液滴到六水合硝酸锌的有机溶液中搅拌反应
12
‑
36h
，离心得到高熵化合物沉淀并将其进行碳化反应
300
‑
500℃、3
‑
5h
得到碳化前驱体，将碳化前驱体与钌盐在水溶液中进行搅拌
12
‑
36h
，离心得到
ZnFeNiCuCo
‑
Ru
后将其置于空气中
800
‑
1000℃、2
‑
4h
热解得到中空框架高熵氧化物
。
但该方法需要大量有毒的甲醇作为溶剂，搅拌时间长，并且需要两次高温煅烧，过程复杂能耗高
。
[0005]为提高前驱体的合成效率，优化高熵氧化物制备工艺，本专利技术以引入五种不同的硝酸盐作为金属源，以二甲基咪唑为有机配体，将三乙胺作为结晶调节剂以促进二甲基咪唑的去质子化过程，显著提高了作为高熵氧化物前驱体的金属有机框架材料成核和生长速度，使前驱体的合成条件仅需室温下搅拌
、
陈化即可快速获得，高品质的前驱体保证了煅烧后成功获得纳米晶
(FeCoNiCrMn)3O4多孔高熵氧化物
。
的
XRD
谱图，从中可以看出本专利技术合成的
(FeCoNiCrMn)3O4特征衍射峰与
Fe3O4(JCPDS:PDF#75
‑
0449)
高度吻合，且高的峰值强度和窄的峰值宽度表明材料结晶性好
、
特征峰明显，无明显的杂峰产生，表明成功低温快速合成了
(FeCoNiCrMn)3O4。
[0022]优选实施例1合成的
(FeCoNiCrMn)3O4利用扫描电子显微镜对其形貌进行观察，图2是
(FeCoNiCrMn)3O4的
SEM
照片，材料晶粒在
100nm
‑
200nm
，晶粒间有
20
‑
50nm
的介孔
。
[0023]实施例2[0024]本实施例与实施例1相比，只是将步骤2的三乙胺含量改为
40mL
，其余相同
。
[0025]实施例3[0026]本实施例与实施例1相比，只是将步骤2的三乙胺含量改为
60mL
，其余相同
。
[0027]实施例4[0028]本实施例与实施例1相比，只是将步骤3中的室温搅拌改为
2h
，陈化时间改为
1h
，其余相同
。
[0029]实施例5[0030]本实施例与实施例1相比，只是将步骤3中的室温搅拌改为
3h
，陈化时间改为
1h
，其余相同
。
[0031]实施例6[0032]本实施例与实施例1相比，只是将步骤3中的室温搅拌改为
4h
，陈化时间改为
1h
，其余相同
。
[0033]实施例7[0034]本实施例与实施例1相比，只是将步骤4的马弗炉保温温度改为
900℃
，其余相同
。
[0035]实施例8[0036]本实施例与实施例1相比，只是将步骤4的马弗炉保温温度改为
800℃
，其余相同
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
本发明公开了一种纳米晶
(FeCoNiCrMn)3O4多孔高熵氧化物的制备方法，其特征在于：以二甲基咪唑为有机配体，三乙胺为前驱体结晶调节剂，
Fe、Co、Ni、Cr、Mn
元素的硝酸盐为金属离子源，先通过室温搅拌
、
陈化获得前驱体，前驱体再经过洗涤
、
干燥
、
煅烧，获得纳米晶
(FeCoNiCrMn)3O4多孔高熵氧化物，具体制备步骤如下：
(1)
称取
Fe(NO3)3·
9H2O、Co(NO3)2·
6H2O、Ni(NO3)2·
6H2O、Cr(NO3)2·
9H2O、Mn(NO3)2·
4H2O
各
0.01mol
溶于
125mL
去离子水中，室温搅拌
10min
形成溶液
A
；称取
0.2mol
的二甲基咪唑溶于
500mL
去离子水和
40
‑
60mL
三乙胺的混合溶液中，搅拌
10min

【专利技术属性】
技术研发人员：李峻峰，罗雁曦，黄小丽，周小清，董浩南，吴昊楠，赵敏，黄艺，张佩聪，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：