[發明專利]一種鎂化物水解法制備金屬和非金屬納米顆粒的方法

無效

• 申請號: 200710022242.0
• 申請日: 2007-05-11
• 公開（公告）號: CN101049933A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 王華彬
• 申請（專利權）人: 王華彬
• 主分類號: C01B33/021
• 分類號: C01B33/021;C01B35/02;C22B5/00;C22B15/00;C22B23/00;C22B11/00;C22B30/04;C22B41/00;B82B3/00
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司
• 代理人: 常前發

技術領域

本發明提出了一種利用純過渡金屬(鈷，鎳，銅，金，銀，鉑，鈀，銣，銠等)和非金屬(鍺，硅)的鎂化物水解來制備相應的純過渡金屬和非金屬納米顆粒的方法。

背景技術

納米顆粒其一般尺寸介于1到100納米之間。當顆粒的尺寸從微米尺度過渡到納米尺度時，其許多的特性將發生質的轉變。這種轉變主要是由于高的比表面積和顆粒尺寸進入量子效應占主導的微觀世界。從而，納米顆粒具有許多獨特的性能。納米微粒作為催化劑應用較多的是半導體光催化劑，特別是在有機物制備方面。分散在溶液中的每一個半導體顆粒，可近似地看成是一個短路的微型電池，用能量大于半導體能隙的光照射半導體分散系時，半導體納米粒子吸收光產生電子——空穴對。在電場作用下，電子與空穴分離，分別遷移到粒子表面的不同位置，與溶液中相似的組分進行氧化和還原反應。光催化反應涉及到許多反應類型，如醇與烴的氧化，無機離子氧化還原，有機物催化脫氫和加氫、氨基酸合成，固氮反應，水凈化處理，水煤氣變換等，其中有些是多相催化難以實現的。半導體多相光催化劑能有效地降解水中的有機污染物。Ni或Cu-Zn化合物的納米顆粒，對某些有機化合物的氫化反應是極好的催化劑，可代替昂貴的鉑或鈕催化劑。納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應溫度從600℃降至室溫。用納米微粒作催化劑提高反應效率、優化反應路徑、提高反應速度方面的研究。物理方法和化學方法是常用的金屬納米顆粒的制備方法，物理方法主要有：物理氣象沉積，濺射法和球磨法。化學方法主要有：溶膠-凝膠法、電化學沉積法，化學還原法，微乳液法，水熱還原法等。本人首次觀察到，并從熱力學原理計算出，和用具體的實驗證明部分過渡金屬(鐵，鈷，鎳，銅，金，銀，鉑，鈀，銣，銠等)和部分非金屬(鍺，硅，砷，鎵和硼等)它們的鎂化物在水中會自發地發生水解，在水解產生的這些過渡金屬和非金屬顆粒尺寸極為細小，且較均勻，就可制備出過渡金屬和非金屬納米顆粒。而本發明與上述制備方法完全不同，是一種全新概念的過渡金屬和非金屬納米顆粒制備制備方法。

發明內容

本發明提供了一種利用純過渡金屬：鈷、鎳、銅、金、銀、鉑、鈀、銣、銠等和非金屬：鍺、硅的鎂化物水解來制備相應的純過渡金屬和非金屬納米顆粒。

本發明鎂化物水解法制備金屬：鈷、鎳、銅、金、銀、鈀和非金屬納米顆粒鍺、硅方法是這樣的：

1、選擇過渡金屬和非金屬鎂化物，過渡金屬和非金屬鎂化物可以通過熔煉(或反應合成)等工藝得到。

A.制備鎳(Ni)納米顆粒的原料：Mg₂Ni和MgNi₂，這兩種鎂化物都可以水解，并生成鎳納米顆粒。所不同的是Mg₂Ni可制備出更加細小的納米顆粒，而MgNi₂產出納米顆粒效率更高。Mg₂Ni和MgNi₂兩相的混合物(合金的成分在14.5％Mg和45.4％Mg之間)也可用作水解原料，有時為了提高可鑄性，鎳鎂合金(成分還高于45.4％)也可用作原料，只是過剩的Mg是以單質的形式存在，會降納米顆粒產出率，增加酸洗的工作量；

B.制備銅(Cu)納米顆粒的原料：Mg₂Cu和MgCu₂，這兩種鎂化物都可以水解，并生成Cu納米顆粒，所不同的是Mg₂Cu可制備出更加細小的Cu納米顆粒，而MgCu₂產出Cu納米顆粒效率更高，Mg₂Cu和MgCu₂兩相的混合物(成分約在16％Mg和43.2％Mg之間)也可用作水解原料，有時為了提高可鑄性，銅鎂合金(成分還高于43.2％Mg)也可用作原料，只是過剩的Mg是以單質的形式存在，會降納米顆粒產出率，增加酸洗的工作量；

C.制備金(Au)納米顆粒的原料：Mg₃Au，Mg₂Au和MgAu，這三種鎂化物都可以水解，并生成Au納米顆粒，所不同的是Mg₃Au可制備出最為細小的Au納米顆粒，而MgAu產出Au納米顆粒效率最高，Mg₂Au則居中，以上幾種金鎂化物的混合物也可用作水解原料，有時為了提高可鑄性，金鎂的合金(成分還高于27.2％Mg)也可用作原料。只是過剩的Mg是以單質的形式存在，會降納米顆粒產出率，增加酸洗的工作量；