[发明专利]一种控制合成不同相态纳米磷化镍的方法

说明书

本发明涉及一种控制合成不同相态纳米磷化镍的方法，该方法以廉价的镍盐及次磷酸盐为原料，首先在普通烧瓶中合成出纳米磷化镍的中间体。然后将磷化镍中间体置于管式炉中热处理，通过控制合成条件即可得到不同相态的纳米磷化镍颗粒。该合成方法条件温和、成本低廉、过程简单，易于实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及过渡金属磷化物及其制备技术领域，特别涉及一种控制合成不同相态纳米磷化镍的方法。

背景技术

过渡金属磷化物是继氮化物和碳化物之后出现的又一新型催化材料。这类材料热稳定性好、硬度大、抗氧化及耐腐蚀性强，表现出更高的表面活性位密度。研究发现，过渡金属磷化物具有优异的加氢处理活性及加氢脱硫/脱氮选择性，耗氢量少，一定程度上可替代贵金属Pt，在新型催化材料领域引起了人们的极大关注。在目前所研究的过渡金属磷化物中，磷化镍表现出更加优越的加氢活性，有望成为新一代加氢处理催化剂。

近年来，不少学者开始致力于过渡金属磷化物的研究，发现其粒径的大小直接制约催化活性的高低，高分散的磷化物是反应的活性中心。这使得过渡金属磷化物的合成向纳米化、高比表面化发展。然而，在合成过程中，由于磷化镍粒子的表面能较大，其颗粒易于团聚成几至几十微米的大粒子，从而限制了磷化镍活性的发挥。为了实现磷化镍催化剂的工业化应用，必须寻找简单、温和以及廉价的方法来合成高活性的纳米磷化镍。

另一方面，磷化镍包括无定形及晶体两种主要形式。无定形磷化镍具有较多的表面不饱和位，因此通常表现出比晶体磷化镍更高的催化活性。但是无定形磷化镍稳定性较差一些，尤其在高温下容易转化为晶体。晶体磷化镍稳定性好，抗硫氮能力较强。但是不同的合成条件会形成不同组成的晶体磷化镍，如NiP，Ni₂P，Ni₃P，Ni₁₂P₅等。在不同组成的晶体磷化镍中，Ni₂P和Ni₁₂P₅被证实具有较高的加氢活性。因此，控制合成这两种晶态的磷化物是合成的目标。

基于以上认识，本专利采用廉价的镍盐和次磷酸盐为原料，在低温、常压、动态搅拌条件下，在普通圆底烧瓶中通过回流方法合成出纳米磷化镍前驱体，然后经管式炉热处理，通过改变不同的合成条件制备得到相态可控的纳米磷化镍。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对纳米磷化镍制备成本高、合成条件苛刻、纳米粒子表面能较大，易于团聚、控制合成不同相态的纳米磷化镍较为困难等一系列问题，提供一种相对廉价、温和、简便的控制合成不同相态纳米磷化镍的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种控制合成不同相态纳米磷化镍的方法，其特征在于包括以下步骤：

称取一定量的六水合氯化镍及次磷酸二氢钠溶解于20mL多元醇中，将得到的溶液倒入带有回流装置的圆底烧瓶中，并在170℃油浴中处理5h，得到磷化镍中间体。将所得的磷化镍中间体置于管式炉中，在N₂气氛下进行热处理。控制热处理条件即得到不同相态的纳米磷化镍。步骤中所述的镍磷摩尔比为1:2-1:5；多元醇为乙二醇、1,3-丙二醇和丙三醇；热处理条件为温度100-500℃，时间1-10h，升温速率2-10℃/min。

在研究中发现，采用廉价的氯化镍和次磷酸二氢钠为原料，在温和的条件下可非常便捷地制备出纳米磷化镍中间体。

只需改变热处理条件或镍磷比即可控制合成不同相态的磷化镍(Ni₂P和Ni₁₂P₅)纳米颗粒。

本发明在没有载体情况下同时实现了磷化镍的纳米化及其相态的控制合成。

该合成方法步骤简单、条件温和、且成本低廉，易于工业化生产。

具体实施方式