[发明专利]八面体结构的Fe@Ni纳米晶体的制备方法

说明书

本发明公开了一种八面体结构的Fe@Ni纳米晶体的制备方法。发明以十七酸为表面活性剂，分两步法，先是Tl(i‑Bu)₃和BTM为还原剂制备八面体结构的Fe晶种，再以花生四烯酸（AA）与乙二醇（也做溶剂）为还原剂和以Ni(acac)₂为镍源成功制备出了尺寸为6.3±0.5 nm的八面体的Fe@Ni纳米晶体。并将其用于水合肼脱氢的催化剂，表现出了100%的H₂选择性，并且在室温条件下，对于肼的脱氢作用表现出了高活性。该纳米催化剂材料是基于水合肼作为液体储氢材料有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及八面体结构的Fe@Ni纳米材料技术领域，尤其涉及到八面体结构的Fe@Ni纳米晶体的制备方法。

背景技术

水合肼是一种潜在的液体储氢材料，其储氢量达8.0％。通过反应(1)，肼的分解只产生H₂和N₂。然而在实际反应过程中一定要防止可能会通过反应(2)所产生的不想要的NH₃。因此十分有必要开发一种高效的催化剂，使其能够在水溶液中将N₂H₄选择性地分解成H₂。

N₂H₄→N₂+2H₂(1)

3N₂H₄→4NH₃(g)+N₂(g)(2)

为此，已经制备出了如Ni-Ir,Ni-Rh,Ni-Pt,Ni-In和Ni-Fe等这些镍基双金属纳米催化剂。在它们之中，Ni-Fe这种镍基双金属纳米催化剂是成本最低的催化剂之一。从商业的角度来看，值得去开发用于肼脱氢的Ni-Fe双金属纳米催化剂。据我们所知，迄今为止用于肼分解的且具有规则形状的Ni-Fe纳米晶体的报道很少

最近，有研究发现，肼脱氢的反应活性及选择性高度依赖于双金属纳米催化剂的原子排列。

发明内容

本发明以十七酸为表面活性剂，分两步法，先是Tl(i-Bu)₃和BTM为还原剂制备八面体结构的Fe晶种，再以花生四烯酸(AA)与乙二醇(也做溶剂)为还原剂和以Ni(acac)₂为镍源成功制备出了尺寸为6.3±0.5nm的八面体的Fe@Ni纳米晶体。并将其用于水合肼脱氢的催化剂，表现出了100％的H₂选择性，并且在室温条件下，对于肼的脱氢作用表现出了高活性。

本发明采用如下的技术方案：

本发明的八面体结构的Fe@Ni纳米晶体的制备方法的具体步骤如下：

(1)在三颈烧瓶中加入30.0g的十七酸，在氩气流和搅拌的条件下加热到70℃。

(2)然后加入0.20g FeCl₂，并且在氩气流中和搅拌的条件下加热到70℃。

(3)接下来将0.030g Tl(i-Bu)₃和0.13g BTM加入到上述混合物，在搅拌的条件下升温到180℃并保持这个温度60min，然后将溶液冷却至室温，先加入30.0ml的无水乙醇，再利用离心的方法将产物分离出来，并用无水己烷将产物洗涤几次。

(4)最后得到的八面体结构的Fe纳米晶体重新分散在正己烷当中，形成稳定的胶体状悬浮液，作为接下来要制备的八面体结构的Fe@Ni核壳结构纳米晶体的晶种。

(5)将40mL含有150mg PVP和120mg花生四烯酸(AA)的乙二醇(EG)溶液加入到100mL的三颈烧瓶中，并在磁力搅拌下用油浴锅预热至120℃，保持2小时。