[发明专利]一种Ni-P微纳米材料的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及微纳米材料的制备方法及其应用，特别涉及Ni-P微纳米材料的制备方法及其应用。

背景技术

传统的制备Ni-P微纳米材料多是利用电沉积法，其合成的颗粒状、棒状、线状、管状微纳米材料多用于催化碳纳米纤维的生长。Xie(J.Phys.Chem.B 2005，109，24361-24368)等在水热的条件下合成了Ni-P纳米球，但需要用强碱做pH调节剂同时在高纯度的N₂保护下进行，因此条件苛刻。Bernardi(J.Mater.Sci2008，43，469-474)等用化学还原法合成了Ni-P空心微米球，但该方法要在NaOH和表面活性剂SDS的共同作用下，因此条件复杂。同时，有注射器法，微波法，热分解法，水热法等制备磷化镍微纳米材料，但其反应多选用有毒的或昂贵的磷源，同时反应温度一般高于180℃，且合成的材料大多用在有机催化上。

中国专利CN1200955A介绍了一种Ni-P非晶态合金催化剂的制备方法。该催化剂的制备是通过Ni-B非晶态合金多孔载体与含H₂PO₂^-和Ni²⁺离子的混合溶液接触而反应制得。该制备过程需要多孔材料作为载体其操作比较复杂。中国专利CN101187020A介绍一种以硫酸镍为主盐的表面化学镀Ni-P工艺，其工艺过程为：超声清洗-碱洗-酸洗-活化-化学镀镍磷。可见其工艺比较复杂。

发明内容

本发明所要解决的第1个技术问题是提供一种简单Ni-P微纳米材料的制备方法及应用。

本发明所要解决的第2个技术问题是上述微纳米材料的应用。

本发明解决的技术问题的技术方案为：一种Ni-P微纳米材料的制备方法：

先将可溶性的镍盐和磷源用水溶解，再加入N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，于室温下搅拌均匀后置于反应釜中，升温，于110～160℃下反应8～48小时，冷却至室温，用去离子水洗涤产物数次，于60℃下真空干燥至恒重，即可；镍盐和磷源摩尔浓度比为1∶0.25-1；水与N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1∶0.5-2。

所述可溶性镍盐为氯化镍、硝酸镍、硫酸镍、醋酸镍，其化学式分别为NiCl₂、Ni(NO₃)₂、NiSO₄、Ni(CH₃COO)₂。

所述磷源为金属次磷酸盐，优选次磷酸钠和次磷酸钾，其化学式为NaH₂PO₂，KH₂PO₂。

本发明所制的微纳米材料在含有重金属离子的工业废水中应用。

特别可以选择性吸附含有Pb²⁺、Cd²⁺离子的重金属溶液。

本发明通过可溶性的镍盐和次磷酸盐摩尔浓度比来控制磁性微纳米材料的形貌，得到尺寸均一的海胆状微球；其具有很大的比表面积。在使用的过程中由于所得微纳米材料有磁性，因此在吸附了重金属后，通过外加磁场，极易使该微纳米材料和废水分离。

在一定温度、适当比例的水和DMF的混合溶剂中，可溶性的镍盐与次磷酸盐发生氧化还原反应生成Ni-P微纳米材料。由于DMF分子中含有亲水端和疏水端，因此DMF在反应中既作为溶剂又扮演着表面活性剂的作用，同时其亲水基团中的N原子能与镍之间形成配位。反应发生时，由于DMF分子的空间位阻作用迫使Ni-P微纳米材料只能沿特定的方向形成，从而最终获得了海胆状Ni-P微纳米材料。此外，过量的次磷酸盐能较大地改变体系的pH值，从而不利于海胆状Ni-P微纳米材料的形成。

本发明与现有技术相比，反应条件温和，所制的海胆状的Ni-P微纳米材料，具有比表面积较大、能选择性吸附重金属离子且吸附能力强、易于从吸附后的溶液中分离的特点；同时，回收的吸附剂可以容易地再生并重新使用。

附图说明

图1为实施例1所得纳米材料的X-射线粉末衍射图。

图2为实施例1所得微纳米材料的扫描电子显微镜(SEM)照片。

图3为实施例1所得微米材料的透射电子显微镜(TEM)照片。

图4为实施例1微米材料的室温磁滞回线。

图5为实施例1所得微米材料的N₂吸附和解吸附等温线和孔径分布图。

图6为实施例1所得微米材料的含Pb²⁺溶液的吸附曲线。