鈷0.85硒化合物的固相制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供的是一種鈷0.85硒化合物的固相制備方法。(1)將研磨球、鈷粉、硒粉加入到研磨罐中；(2)將研磨罐充惰性氣體保護(hù)，密封后進(jìn)行球磨反應(yīng)；(3)研磨結(jié)束后，取出研磨球，將產(chǎn)物倒入容器內(nèi)收集；(4)將收集的產(chǎn)物用濾紙包好放入索氏提取器中；(5)在120℃，溶劑為乙二胺的條件下回流8次以上；取出烘干，即得純的鈷0.85硒納米材料。本發(fā)明專利技術(shù)是利用工業(yè)成型的球磨技術(shù)通過物理、化學(xué)作用在非整比化合物合成的一個(gè)探索，通過材料表征手段分析確定鈷0.85硒化合物生成的最優(yōu)技術(shù)手段。本發(fā)明專利技術(shù)方法具有合成手段簡(jiǎn)單，產(chǎn)量高，重復(fù)性好，制備產(chǎn)品尺寸均勻，原子利用率接近100％，符合綠色化工的要求。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及的是一種儲(chǔ)氫化合物的制備方法，具體地說是一種鈷α85砸儲(chǔ)氫化合物的固相制備方法。
技術(shù)介紹
固相球磨法，是制備超細(xì)材料的一種重要方法。目前，球磨技術(shù)僅僅在材料的混合與原料的研磨上起到作用。傳統(tǒng)意義上講，對(duì)于新物質(zhì)的生成、晶型轉(zhuǎn)化或晶格變形都是通過高溫(熱能)或化學(xué)變化來實(shí)現(xiàn)，即通過高溫液相法和氣相法實(shí)現(xiàn)。而利用研磨球作用產(chǎn)生的機(jī)械能直接參與或引發(fā)了化學(xué)反應(yīng)是一種新的化合物制備思路。機(jī)械固相化學(xué)法的基本原理是利用機(jī)械能來誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)或誘導(dǎo)材料組織、結(jié)構(gòu)和性能的變化，以此來制備新材料。作為一種新技術(shù)，它能夠降低反應(yīng)物的熔點(diǎn)(大約是正常條件的60%)、降低反應(yīng)活化能、晶粒細(xì)化、極大提高粉末活性和改善材料分布均勻性及增強(qiáng)體與基體之間界面的結(jié)合，促進(jìn)固態(tài)離子擴(kuò)散，從一個(gè)活性點(diǎn)擴(kuò)大到整個(gè)體系的化學(xué)反應(yīng)，是一種高效、節(jié)能、易于操作的材料合成技術(shù)。近年來，隨著傳統(tǒng)能源材料的日益枯竭，社會(huì)各行業(yè)對(duì)新能源的要求越發(fā)突出和明顯。氫能(以氫及其同位素為主導(dǎo)的反應(yīng)中或在狀態(tài)變化過程中所釋放的能量)燃燒性能好、熱值高、用途廣泛、來源豐富、清潔無污染等優(yōu)良特性決定了其在未來能源體系中的重要地位。開發(fā)新型高容量的儲(chǔ)氫材料與儲(chǔ)氫技術(shù)成為氫能領(lǐng)域研宄的熱點(diǎn)之一。目前儲(chǔ)氫材料研宄正由傳統(tǒng)的儲(chǔ)氫合金(原材料豐富，但儲(chǔ)氫容量低，實(shí)際容量已接近理論儲(chǔ)氫容量)向新型輕質(zhì)儲(chǔ)氫材料(儲(chǔ)氫容量高，但可逆性差，操作溫度高，動(dòng)力學(xué)性能緩慢)方向發(fā)展。目前，鈷㈣^西越來越多的受到科研工作者的重視，如:安徽大學(xué)宋吉明等用水熱法制備了鈷。85砸納米片，在室溫下產(chǎn)物具有較大的比表面積并具有高的順磁性，對(duì)有機(jī)染料亞甲基藍(lán)有很好的吸附，可用于吸附污水中的有機(jī)染料，在污水處理中有較好的應(yīng)用；Liu等研宄人員用熱噴射技術(shù)制備鈷α85砸納米晶體，其帶隙為1.16eV,帶隙接近太陽(yáng)能電池應(yīng)用的最佳值，可以將其應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池等光電能源轉(zhuǎn)化行業(yè)；Abhik等研宄人員用水熱法制備鉆(Ι.8δ砸納米晶體，具有尚履電容特性、尚的電容滯留性和尚的耐久性等特點(diǎn)，可應(yīng)用于電容器的活性材料。目前，制備鈷α85砸化合物的合成方法僅僅是液相法合成，而固相法合成卻未見報(bào)道。隨著對(duì)儲(chǔ)氫材料的研宄日益深入與廣泛，一系列Co-X(X = B、BN、CNT、P、S、Si)儲(chǔ)氫材料也相繼被研發(fā)成功。深入研宄表明上述儲(chǔ)氫材料添加的非金屬元素對(duì)于Co基儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫性能的提高也起到了至關(guān)重要的作用。同時(shí)輕質(zhì)儲(chǔ)氫材料的引入不僅提高了其表面積，縮短了氫擴(kuò)散距離，增加了晶粒的邊界數(shù)量，同時(shí)減弱氫從非金屬材料的自發(fā)性溢出。二者的有效整合協(xié)同促進(jìn)了對(duì)氫的釋放和吸收，改善材料的吸放氫的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)性能，提高了儲(chǔ)氫容量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種簡(jiǎn)單、適合于工業(yè)生產(chǎn)、重復(fù)性良好、低成本的粒徑分布均一的鈷α85砸化合物的固相制備方法。本專利技術(shù)的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:(I)將研磨球、鈷粉、砸粉加入到研磨罐中；(2)將研磨罐充惰性氣體保護(hù)，密封后進(jìn)行球磨反應(yīng)；(3)研磨結(jié)束后，取出研磨球，將產(chǎn)物倒入容器內(nèi)收集；(4)將收集的產(chǎn)物用濾紙包好放入索氏提取器中；(5)在120°C，溶劑為乙二胺的條件下回流8次以上；取出烘干，即得純的鈷。.85砸納米材料。本專利技術(shù)還可以包括:(I)所述的球磨反應(yīng)的轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘。(2)鈷粉與砸粉的摩爾比在1:2到1:3之間。(3)鈷粉和砸粉混合物與磨球的質(zhì)量比1:10到1:15之間。本專利技術(shù)的制備鈷α85砸納米粒子的方法，是用固相法進(jìn)行大規(guī)模的制備合成的探索，在操作上，相較于苛刻的水熱法，熱噴射熱等方法實(shí)踐起來更容易，實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單，產(chǎn)量高，重復(fù)性好，制備產(chǎn)品尺寸均勻，原子利用率接近100%，符合綠色化工的要求。此外，本專利技術(shù)將所制備的鈷α 85砸化合物應(yīng)用于固態(tài)儲(chǔ)氫材料鄰域還未有報(bào)道。本專利技術(shù)合成的鈷& 85砸納米材料區(qū)別于傳統(tǒng)水相制備方法，本專利技術(shù)是利用工業(yè)成型的球磨技術(shù)通過物理、化學(xué)作用在非整比化合物合成的一個(gè)探索，通過材料表征手段分析確定鈷α85砸化合物生成的最優(yōu)技術(shù)手段。本專利技術(shù)方法具有合成手段簡(jiǎn)單，產(chǎn)量高，重復(fù)性好，制備產(chǎn)品尺寸均勻，原子利用率接近100%，符合綠色化工的要求。本專利技術(shù)不同于傳統(tǒng)意義上的固相球磨反應(yīng)，除將原材料混合均勻與粉末研細(xì)外，利用研磨球與原料的相互碰撞產(chǎn)生的機(jī)械能，通過物理、化學(xué)作用，室溫條件下引發(fā)化學(xué)鍵生成的化學(xué)反應(yīng)。本專利技術(shù)提出一種制備化合物的新思路，通過本專利技術(shù)方法能夠有效的降低反應(yīng)的活化能、極大提高粉末活性，促進(jìn)固態(tài)離子擴(kuò)散，并從一個(gè)活性點(diǎn)擴(kuò)大到整個(gè)體系的化學(xué)反應(yīng)，是一種高效、節(jié)能、易于操作的新材料制備合成技術(shù)?！靖綀D說明】圖1是反應(yīng)原材料鈷粉的X射線粉末衍射示意圖；圖2是應(yīng)原材料砸粉的X射線粉末衍射示意圖；圖3是一般球磨條件下制備材料的X射線粉末衍射示意圖；圖4是本專利技術(shù)鈷、砸摩爾比1:2，600轉(zhuǎn)/分鐘在乙二胺回流處理前的X射線粉末衍射不意圖；圖5是本專利技術(shù)鈷、砸摩爾比1:2，600轉(zhuǎn)/分鐘在乙二胺回流處理后的X射線粉末衍射不意圖；圖6是本專利技術(shù)鈷、砸摩爾比1:3，600轉(zhuǎn)/分鐘在乙二胺回流處理后的X射線粉末衍射不意圖；圖7是本專利技術(shù)鈷、砸摩爾比1:1，600轉(zhuǎn)/分鐘在乙二胺回流處理后的X射線粉末衍射不意圖；圖8是本專利技術(shù)鈷α85砸化合物中鈷元素光電子能譜分析示意圖；圖9是本專利技術(shù)鈷α85砸化合物中砸元素光電子能譜分析示意圖；圖10是本專利技術(shù)鈷α85砸化合物粒子的掃描電子顯微鏡示意圖；圖11是本專利技術(shù)鈷α85砸化合物粒子的投射電子顯微鏡示意圖；圖12是專利技術(shù)鈷α85砸化合物的比表面積情況示意圖；圖13是本專利技術(shù)鈷α85砸化合物的儲(chǔ)氫情況示意圖；圖14是本專利技術(shù)鈷化合物的循環(huán)吸放氫情況示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】為更好的理解本專利技術(shù)，下面通過實(shí)例對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)行說明。本專利技術(shù)具體操作中，對(duì)球磨機(jī)沒有嚴(yán)格限制所述的球磨機(jī)種類不限，但是優(yōu)選高能球磨機(jī)，包括但不限于行星式高能球磨機(jī)、三維振動(dòng)型高能球磨機(jī)、攪拌型高能球磨機(jī)、滾動(dòng)型高能球磨機(jī)。本專利技術(shù)的球磨時(shí)間可以是連續(xù)的球磨時(shí)間，也可以是間歇球磨，即先球磨一段時(shí)間，中間間隔一段時(shí)間，然后再繼續(xù)球磨的總球磨時(shí)間，其中間隔時(shí)間為10-60分鐘，除去間隔時(shí)間的球磨時(shí)間為6小時(shí)。具體實(shí)施方案I(I)將摩爾比為1:2的鈷粉、砸粉，研磨球加入到潔凈干燥的球磨罐中；將已裝入樣品的球磨罐放入手套箱中進(jìn)行充惰性氣體保護(hù)(注意，此處充惰性氣體保護(hù)是由于Co在有氧存在時(shí)，球磨過程中會(huì)發(fā)生Co的氧化)；(2)密封球磨罐，將密封好的球磨罐裝在球磨機(jī)上，進(jìn)行球磨，在600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下研磨6小時(shí)；(3)取出磨球，將球磨產(chǎn)物倒入小燒杯內(nèi)，收集球磨產(chǎn)物；(4)將收集的產(chǎn)物用濾紙包好放入組裝好的索氏提取器中；(5)用加熱套加熱底部圓底燒瓶，將乙二胺加熱到120°C進(jìn)行回流溶解過量的砸，待圓底燒瓶?jī)?nèi)的乙二胺全都蒸發(fā)到索氏提取器中，如此循環(huán)8次；(6)取出紙包，收集樣品并洗去樣品表面的乙二胺溶劑，將樣品進(jìn)行X射線粉末衍射測(cè)試。(7)測(cè)試結(jié)果為鈷。85砸化合物，測(cè)試結(jié)果如圖5所示。具體實(shí)施方案2(I)將摩爾比為1:3的鈷粉、砸粉，磨球加入到潔凈干燥的氧化鋯球磨罐中，將已裝入樣品的球磨罐放入手套箱中進(jìn)行充惰性氣體保護(hù)(注意，此處充惰性氣體保護(hù)是由本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鈷0.85硒化合物的固相制備方法，其特征是；(1)將研磨球、鈷粉、硒粉加入到研磨罐中；(2)將研磨罐充惰性氣體保護(hù)，密封后進(jìn)行球磨反應(yīng)；(3)研磨結(jié)束后，取出研磨球，將產(chǎn)物倒入容器內(nèi)收集；(4)將收集的產(chǎn)物用濾紙包好放入索氏提取器中；(5)在120℃，溶劑為乙二胺的條件下回流8次以上；取出烘干，即得純的鈷0.85硒納米材料。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高鵬，李小波，鮑迪，周韓，朱新陽(yáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：哈爾濱工程大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：黑龍江;23