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镍及镍基纳米材料的制备及其性能研究

米远祝  
【摘要】:纳米结构的镍由于在磁传感器和记忆装置方面有着潜在的应用,因此不同结构和形貌镍纳米材料的制备已经引起广泛关注。镍基材料具有更多的应用领域,镍基合金诸如LaNi_5,Mg_2Ni合金是潜在的优良储金合金,而储氢合金纳米化可能是储氢合金实用化和大幅度提高储氢合金综合性能的有效途径。NiO是一种极有前途的功能材料,如果将NiO制成超微或超细粉,则其催化性能及其在各种材料中的加工性能将会得到明显改善,甚至可以发掘出更高、更新的应用价值。由于稀土元素和镍元素的碳化物同时具有磁性和超导行为,自从RENi_2B_2C(RE=Y或稀土元素)被报道以来,碳化物超导体的研究已经受到广泛重视。因此,研究LaNiC_2超导体的制备将是一件非常有意义的工作。 在本工作中,我们采用了不同的方法特别是溶剂热法制备镍及镍基纳米材料。利用燃烧法,制得了镍和氧化镍纳米颗粒,颗粒直径分别为50nm,10nm左右。利用此法,研究了Mg_2Ni储氢合金的制备,结果发现利用此法只能合成MgNi_2合金。在溶剂热条件下,制备了六方纳米晶镍,并研究了镍的六方和立方晶形转变规律,发现不同的反应条件诸如反应温度、反应时间、有机溶剂等影响镍的晶形转变。利用溶剂法,我们还研究了纳米LaNi_5合金以及LaNiC_2的制备。 镍和LaNi_5合金是一种优良的催化剂,利用熔炼法制备的LaNi_5合金、溶剂热条件下原位合成的镍及LaNi合金作为催化剂,制得了不同的碳材料。以原位合成的La/Ni合金作为催化剂,以甲苯作为溶剂,于350℃制得了质量较高的碳纳米管。管径为100nm左右,长度达到几百微米,电镜下的估计产率达70%。而用LaNi_5合金作催化剂,则需要500℃的温度。以LaNi_5合金、溶剂热条件下原位合成的镍作为催化剂,利用无水乙醇作为溶剂和碳源,于500℃制得了圆球形和柠檬形的碳微球,这些碳微球表面光滑、粒度分布均匀,而且产量大。圆球形碳微球直径为2-5μm,柠檬形碳微球直径为2-5μm,长度为3-10μm。


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