埃洛石纳米管负载Ni纳米粒子的研究

第26卷,第3期光　谱　实　验　室Vol.26,No.3 2009年5月Chinese J ournal of Sp ectroscop y L abor atory May,2009

埃洛石纳米管负载Ni纳米粒子的研究

乔梅英　朱芳坤　曲黎a　王庆培b

(河南科技学院化学化工学院　河南省新乡市华兰大道东段　453003)

a(河南科技学院新科学院　河南省新乡市　453003)

b(郑州碧蓝环保科技咨询有限公司　郑州市　450002)

摘　要　以天然纳米管埃洛石为载体,以Sn-Pd胶体溶液作为活化剂,利用化学镀法在埃洛石的内表面镀金属N i。利用XRD、T EM对合成的产物进行分析表征,表明在埃洛石纳米管的内腔沉积了颗粒连续、尺寸大小约为10nm的Ni粒子,而HRT EM分析表明N i微粒为纳米晶体。良好分散性能的镍-埃洛石纳米复合材料将会在高效催化剂、润滑剂、传感器,高密度磁记录材料等领域有潜在的应用前景。

关键词　埃洛石;镍纳米粒子;化学镀法;纳米复合物

中图分类号:O434.13 文献标识码:A 文章编号:1004-8138(2009)03-0644-04

1　引言

自碳纳米管被发现以来,由于其奇特的结构和优异的物理化学性质,已经成为当今世界范围内纳米材料研究的热点。同时,还由于碳纳米管具有极大的比表面、优良的机械性能、化学稳定性,以及独特的孔腔结构和吸附性能,也被认为是一种优良的载体[1]。利用碳纳米管的中空管状结构,采用电弧放电法、毛细作用法、催化裂解法及其他不同的方法将几十种元素以及单质或化合物形态相继填入碳纳米管的内腔合成单质或化合物纳米线[2,3],还可以直接将金属或金属氧化物纳米粒子沉积到碳纳米管的外壁上形成金属或金属氧化物以及与碳纳米管的纳米复合物[4,5],它们可在光学、催化、微电子和其他方面有潜在的工业利用价值。由于碳纳米管制备成本较高而且制备工艺复杂,不能大批量的生产,致使许多应用仅局限于实验室研究。天然粘土矿物埃洛石除具有纳米级的中空管状结构和高比表面外,还具有较强的热稳定性,通过对其表面进行化学修饰能够改变颗粒与颗粒或颗粒与矩阵的相互作用,从而提高复合物的性能。用埃洛石作药物输送载体可实现靶向给药治疗[6],用酸激活的埃洛石粘土可以在工业上催化降解聚苯乙烯[7],还可在埃洛石的外表面或内腔里直接沉积上金属粒子制备纳米复合物[8],实现其作为载体或模版的功能。在本研究中,利用天然管状埃洛石为载体,采用化学镀法制备出了镍-埃洛石纳米复合材料,有望在高效催化剂、润滑剂、传感器,高密度磁记录材料等领域方面得以应用。

2　实验部分

2.1　实验原料及仪器

所用原料:埃洛石粉末(250目)、氯化钯、盐酸(浓)、氯化亚锡、氯化镍、硫酸镍、柠檬酸三钠、

1联系人,电话:(0373)3040815;E-mail:qmyer@https://www.360docs.net/doc/064604632.html,

作者简介:乔梅英(1976—),女,河南省漯河市人,硕士,主要研究方向为纳米材料工作。

收稿日期:2009-01-04;接受日期:2009-01-19

次亚磷酸钠、氯化铵、硝酸铅、甲醛等均为分析纯试剂。

主要仪器设备:KQ-100DB 超声波(昆山市超声波仪器有限公司)、BS124S 电子天平(上海梅特勒-托利多仪器有限公司)、ZK-82A 型真空干燥箱(上海市实验仪器总厂)、T ECNA1G2型T EM 电镜(荷兰飞利浦公司)、TGL -16C 离心机(上海安享科学仪器制造厂)。

2.2　实验过程

(1)纳米复合物的制备:实验过程同文献[9]

(2)分析测试:利用TEM 电镜对样品的形貌进行TEM 和HRT EM 表征,加速电压为200kV;采用D8Advance X 射线衍射仪(德国Bruker 公司)对样品进行物相结构分析,管电压是40kV,管电流是40m A ,扫描范围是10—80°。

3　结果与讨论

3.1　TEM 分析

从图1埃洛石的T EM 图片可以看到,化学镀镀镍前埃洛石纳米管为形态完整的中空管状结构,尺寸分布均匀稳定,管长0.5—3L m,管外径约30—80nm,管内径约6—40nm ,具有高的比表面积和多孔结构。EDS 能谱分析表明埃洛石矿物的主要成分是Si 、Al 、O 、H 等元素。

图2为化学镀镍后埃洛石的TEM 图像,从图像上可以清晰地看到埃洛石矿内腔被颗粒连续的镍纳米粒子所填充。同时从图3所示的高分辨电镜(HRT EM )图可以看出,所填充的镍粒子是纳米晶体(埃洛石矿物本身为无定型结构)。这与XRD 图谱观察结果相一致,进一步证实了埃洛石填充的是金属镍纳米晶粒子。金属镍只沉积在管壁是因为埃落石纳米管本身带有负电荷,当活化时锡、钯阳离子首先进入管内并沉积形成活化中心,进入镀液后,由于钯原子的还原性强,反应温度下,钯原子颗粒很快被还原的镍原子所覆盖。而镍本身是一种自催化性能很强的金属,因而在纳米管的活化区域发生较强的自催化作用,颗粒沿法向和切向方向生长,金属镍颗粒只在管内沉积较

多。

图1　埃洛石被沉积前的电镜图

图2　埃洛石被沉积后的电镜图

3.2　XRD 分析

为了分析沉积前后埃洛石表面的物相结构,进行了XRD 分析,分析结果见图4。在金属镍粒子沉积后的埃洛石图谱上图4(b ),可以明显地看出在2H =44.5°,51.8°和76.4°处有新的衍射峰出现,其分别对应面心立方晶形镍的(111)、(200)、(220)三个晶面,其余衍射峰为原埃洛石的衍射峰图1(a )。无其他杂质峰,这进一步表明利用该方法成功地镀上金属镍。

645第3期乔梅英等:埃洛石纳米管负载Ni 纳米粒子的研究

图3　埃洛石负载镍的HRT EM

图像图4　埃洛石被覆盖前后的XRD 图谱(a )

原埃洛石(b )覆盖后的埃洛石

4　结论

通过化学镀法成功地在埃洛石内腔表面电镀上金属Ni 纳米粒子。TEM 分析表明埃洛石内腔进入颗粒连续的金属Ni 微粒。利用该方法制备出的镍/埃洛石纳米复合物将会在高效催化剂、润滑剂、传感器,高密度磁记录材料等领域有潜在的应用价值。

参考文献

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646光谱实验室第26卷

Preparation of Nickel Nanoparticl es on Halloysite Nanotubes

Q IAO M ei -Ying Z HU Fang -Kun Q U Li a W ANG Qing -Pei b

(School of Chemi str y and Chemical E ng ineer i ng ,H enan I nsti tute of S ci ence and T echnolog y ,X inxiang ,H enan 453003,P .R .China )

a (X inke College ,H enan I nsti tute of Science and T echnolog y ,X inxiang ,H enan 453003,P .R .China )

b (Zheng zhou Deep Blue Env ironmental P rotection S ci ence and T echnolog y Consultation L imited Comp any ,

Zhengz hou 450002,P .R .China )

Abstract The halloysite supported Ni nanoparticles w ere fabricated by electroless method.The surfaces of the halloysite nanotubes are activated by colloid solution of Sn -Pd .The Ni was plated on halloysite nanotubes'cavity .X -ray diffraction (XRD )and transm ission electron microscopy (T EM )show ed that the Ni nanoparticles w ere dispersed on the cavity surfaces of the halloysite w ith a distribution of particle sizes at around 10nm in diameter continuously.High-resolution transm ission electron microscopy (HRTEM )confirmed that the Ni nanoparticles were crystal structure.The synthesized Ni -halloysite nanocomposite has potential application in the hig hly effective catalyst ,the lubricant,the sensor and high density mag netic recording material realm.

Key words Halloy site;Ni Nanoparticles;Electroless M ethod;Nanocomposite

封四:“保质、高效——《光谱实验室》主要特色”的附件3

不当挂名院士

1922年2月23日,苏联社会主义社会科学研究院主席团给列宁发来了一个通知书,说1922年2

列宁被选为研究院院士。列宁看了这个通知书,并在下面写了复函,还注明:“誊在公文纸上,列宁复函写道:“非常感谢,遗憾的是,我因病根本无法履行社会主义研究院院士的哪怕最微挂名的院士,我不想当。因此,请把我从院士名单中勾掉或不要列入名单。”

列宁的复函,言简意赅,发人深思。列宁具有渊博的知识,授予院士头衔是当之无愧的,可是,看。他考虑到自己无法履行院士的职责,便毅然拒绝当挂名院士。

不当挂名院士,只是一件小事,但是,列宁这种革命责任心和谦虚谨慎的科学态度,(原载1981年1月17日《北京晚报》,作者:郭熙)

本刊主编点评:我也曾请卢嘉锡先生任《光谱实验室》主编,但卢先生谢绝了。他说,请我任主编,表示感谢。但是我年老多病,体弱事多,又不是学光谱专业的,别人当面不说什么,但背后是有议论的,你拉大旗作虎皮,对刊物不利。647

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