【文章內(nèi)容簡介】 NiCl2為原料制備 FeNi 復(fù)合微粉。由 X 射線衍射和 TEM 測試可知，制得的 FeNi 復(fù)合物微?；境示鶆蚯驙睿灿猩倭堪朔搅?、四方粒狀及微細粒狀， 微球的平均粒徑為 53nm，單個微粒的粒徑為 。每個復(fù)合微球中約有 21 個鐵 鎳粒子，該復(fù)合微粒的比飽和磁化強度ζs=(103/4πAm2g1)，矯頑力 Hc=1338Am1，剩磁 ζr=(103/4πAm2g1)，具有硬磁體的性質(zhì)。 X 射線衍射和 X 射線能譜分析表明有 NiFe 合金相形成。 等 [11]通過鍛燒共沉淀的含有酒石酸鹽的鐵鎳凝膠粉得到了超細鐵鎳合金粉。 電沉積法 電沉積法是目前工業(yè)上生產(chǎn) FeNi 合金鍍層的主要方法。一般采用碳鋼作陰極，鎳板為陽極，電解液中鎳的消耗由添加鎳鹽來提供。其電 解液有硫酸鹽型、硫酸鹽 氯 化物型、氨基磺酸鹽型和焦磷酸鹽型等。 與其他濕法化學(xué)方法相比，電沉積法具有簡單、便捷、價廉、可操作性強，以及 可作為分析納米材料比如納米 纖維，納米塊和納米粒子的優(yōu)異方法。 Yongsuk Hong[12]等在通過電解沉積不同鐵離子和鎳離子比例的稀電解質(zhì)溶液獲得了不同組成的 FexNi1x（ 0x）納米結(jié)構(gòu)合金。并研究分析了其組成、中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第一章 文獻綜述 4 形態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)、磁性和電負性。當 Fe 在 FexNi1x中含量從 0 增加到 時，其形態(tài)結(jié)構(gòu)從樹突狀變化為納米顆粒狀和薄膜狀。 X射線衍射（ XRD）表明主晶體結(jié)構(gòu)在鐵富集時是 金屬體心立方結(jié)構(gòu)；在鐵鎳含量均衡時，是體心立方結(jié)構(gòu)和面心立方結(jié)構(gòu)混合存在；在鎳富集時，是面心立方結(jié)構(gòu)。磁飽和和等電點性質(zhì)也強烈依附于納米 結(jié)構(gòu)的組成。 特別是，隨著 Fe 含量的增加，磁飽和點下降，等電點上升。當 Fe 在 FexNi1x含量在 （ x＞ ） 以上時， FexNi1x 納米結(jié)構(gòu)在 XRD和 SAED（電子衍射）中所表現(xiàn)特性與單質(zhì)鐵相似。據(jù)此， ， 和 還原四氯乙烷脫氯中 。 等 [13]報導(dǎo)了一種電沉積法制備 FeNi 合金粉末的工藝，其電解液的主要成分為 ： FeSO47H2O 50g/L， NiSO46H2O 100g/L， NH4Cl 50g/L， 電解液的 pH 在 9 以上，溫度為 90℃左右，制得的粉末為類球形，平均粒徑為 200nm。 Penny Tsay 等 [14]采用了一種反脈沖電鍍法制備了 FeNi 合金鍍層，其電解液的主要成分為 ： FeCl2H2O ， NiCl2H2O ，電解液的 pH 為 (用)，溫度為 25℃左右，電鍍時間為 20min，所制得的鍍層結(jié)晶細小，沉積層致密。電沉積法最大的優(yōu)點是產(chǎn)物純度高，這是由于在電沉積時消除了雜質(zhì)，但由于電沉積法生產(chǎn)率低，并且要消耗大量的電能，因 而電沉積鍍層的成本高，使得電沉積法在工業(yè)中的應(yīng)用受到限制。 溶膠 凝膠法和化學(xué)共還原法 溶膠 凝膠法是制備材料的濕化學(xué)方法中的一種，將易于水解的金屬化合物(無機鹽或金屬醇鹽 )在某種溶劑中與水發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)過水解與縮聚過程而逐漸凝膠化，再經(jīng)干燥、燒結(jié)等后處理，制得所需納米材料。 沈宏芳 等 [15]采用溶膠 凝膠法制備了 FeNi 納米粉末，其使用硝酸鐵、硝酸鎳和檸檬酸混合制成凝膠體，然后將干凝膠研磨成粉末，再在電阻爐內(nèi)，溫度在400℃ 450℃之間焙燒 左右得到鐵鎳氧化物粉末，最后在 H2氣氛、 400℃溫度下對鐵鎳氧化物進行還原而得到 FeNi 納米粉末，其粒徑在 30nm左右，粒度分布均勻。該法的特點是 ： 溫度要求低，所制得的粉末純度高、均勻性好、化學(xué)組成準確、活性好，但制備出的球形凝膠顆粒之間燒結(jié)性差，塊體材料燒結(jié)性不好，此外干燥時收縮大。 共沉淀 熱分解法 沉淀法在濕化學(xué)方法制備粉體材料 中是一種工藝簡單、成本低廉、所得粉體性能良好的方法。所謂共沉淀 熱分解法，是在混合的金屬鹽溶液 (含有兩種或兩種以上的金屬離子 )中加入合適的沉淀劑。由于解離的 離子是以均相存在于溶液中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第一章 文獻綜述 5 中，所以經(jīng)反應(yīng)后可以 得到各種成分具有均 相的沉淀，再進行熱分解得到高 純超細顆粒。根據(jù)所用原料的不同又 可分為 ： 硝酸沉淀法、氯化物沉淀法、醇鹽沉淀法及草酸鹽沉淀法等。該法制備的超細粉粒度分布集中、顆粒均勻、形貌良好、粒度細小。 Aisushi Tanaka 等 [16]用碳酸鹽共沉淀法制備了用于催化劑的 FeNi 合金粉。他首先用硝酸鎳、硝酸亞鐵和碳酸銨 制備前驅(qū)體粉 末 碳酸鎳和碳酸亞鐵的混合物，然后將其在 400℃的溫度下焙燒 4h 得到 FeNi 的氧化物，最后將其在溫度為500℃、 H2+Ar 混合氣氛下熱分解 20h，得到粒徑為幾十微米的 FeNi 催化劑粉末。 Zhang Chuanfu 等 [17]以硫酸亞鐵和硫酸鎳溶液作為金屬離子來源，草酸為沉淀劑，氨水為溶液 pH 值調(diào)節(jié)劑和金屬離子配合劑，采用配位共沉淀熱分解還原法在鐵鎳離子總濃度為 mol/L， pH 值為 ，沉淀溫度為 60℃條件下合成了鐵鎳合金粉末前驅(qū)體，然后 在 420℃ ，氫氣氣氛中熱分解前驅(qū)體得到了軸徑比很大的纖維狀多孔鐵鎳合金粉末，其直徑為 300400 nm、長度為 10μm、比表面積為 m2/g。 微乳液法 微乳液和反相微乳液法是近年發(fā)展起來的制備納米微 粒的一種有效而簡便的方法。微乳液是透明的水滴在油中或油滴在水中形成的單分散體系 (分散質(zhì)點直徑為 5100nm)。 貴州大學(xué)張朝平課題組 [1819]應(yīng)用 W/O 型微乳液法制備了超細 NiFe 復(fù)合物微粒。其方法用 DBS/異戊醇 /正庚烷 H2O 微乳體系以 NaBH4作還原劑，自 FeCl2和 NiCl2制備超細粒子 NiFe 復(fù)合微粉 。 其樣品由 X 射線衍射和 TEM 測試知，制備的 NiFe 復(fù)合物呈均勻球狀，粒徑 小于 30nm，密度為 g/cm3。 比飽和磁化強度在 1316Am2/kg 之間 ，矯頑力較大，剩磁也較大，說明該 超細復(fù)合微粒具有硬磁體的性質(zhì) 。 Irena Ban 等人 [20]采用在陽離子水油微乳液中利用 NaBH4在 25℃下還原 Fe鹽和 Ni 鹽得到納米尺寸的 。水油微乳液為十六烷基 三甲基氨溴化物（ CTAB）和 n丁醇 /異辛烷。經(jīng)過 TEM 和 X射線衍射分析表明，所合成顆粒尺寸為約為 412nm。根據(jù)其納米尺寸，納米顆粒具有原始立體結(jié)構(gòu)而不是體心立體結(jié)構(gòu)。通過對合成過程中的反膠束的檢驗表明鐵鎳合金納米顆粒的形態(tài)主要取決于微乳液的組成。此納米粒子的磁性能比其他體相材料的磁性能要低一些，這反映出了顆粒納米尺 寸對顆粒磁性能的影響。 非水液相法 中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第一章 文獻綜述 6 ChenYuanzhi 等 [21]采用不添加還原劑熱分解乙酞丙酮鎳 (Ⅱ )和乙酞丙酮鐵 (Ⅲ )的非水液相法合成鐵 鎳納米粒子。 X 射線衍射和透射電鏡分析表明，所合成的鐵 鎳納米粒子具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出多分散特性。在對應(yīng)體系 中添加表面活性劑，可以進一步控制粒子形貌和尺寸分布。改變金屬前驅(qū) 體的初始摩爾比可以在一定程度上調(diào)整最終化學(xué)組成。 等 [22]通過正硅酸乙酯的堿催化水解縮合將 FeNi 納米顆粒封裝在硅殼層內(nèi) ，所獲得產(chǎn)品顆粒子在生物醫(yī) 學(xué)和電磁 設(shè)施中有潛在的應(yīng)用。合成過程中通過高能超聲波的強力攪拌 ，使其他結(jié)塊顆粒得到均勻分布。超聲波保證了顆粒在合成的過程中保持均勻分散 的 同時提高了此方法的合成效率。通過 透射電鏡TEM 和掃描電鏡 EDX 表征發(fā)現(xiàn)，在硅的表層形成了一層核殼。硅層并沒有影響到核的磁性能。所有的樣品無論是在 77K 還是在室溫和居里點，其鐵磁性都沒有發(fā)生變化， 只有矯頑力并沒有 像預(yù)期的那樣取決于硅層厚度。 Jian Xu 和 Alan Dozier [23]利用聚丙烯酸 PAA 和聚醚砜 PES 混合膜基質(zhì)在有機物中分布 FeNi 納米粒子 時 的鹵化有機物進行還原轉(zhuǎn) 化。這種利用膜基質(zhì)來固定納米顆粒方法的優(yōu)點是可以減少粒子的損失，阻止粒子的凝聚和在對流層潛在的應(yīng)用。交叉相連的 FAA/PES 復(fù)合膜包含金屬 離子作為顆粒先導(dǎo)通過與乙二醇熱處理后作為連接劑。納米級的金屬顆粒在膜基質(zhì)中被硼氫化鈉還原后形成和固定。通過掃描電子顯微鏡 SEM 對膜的形態(tài)和結(jié)構(gòu)進行了觀察。利用 SEM 和透射電子顯微鏡 TEM 對顆粒尺寸和分布進行了表征。利用能量色散 X 射線示波儀EDS 獲得了顆粒定性和定量的元素信息。 液相還原法 液相還原法是指在可溶性鐵鹽和鎳鹽的混合溶液中加入還原劑，通過控制反應(yīng) 條件，將鐵鹽和鎳鹽還原，從而得到 金屬 合金粉末的方法。其中最常見是 KBH4還原法和聯(lián)氨還原法。 董國君 [24]等人采用液相 KBH4還原法，制備出不同摩爾比例的 FeNi 納米微粉，通氫還原得納米合金。元素分析結(jié)果表明該合金為 FeNiBO 納米合金，且元素 B 的嵌入量隨 Ni 在合金中摩爾比例的增加而增大。 XRD 表明不同摩爾比FeNiBO 納米合金各元素在合金中的存在形式呈規(guī)律性變化。實驗表明還原溫度為 400℃時，合金表面活性最高，催化性能優(yōu)良， pH=8 時 KBH4 水解析氫產(chǎn)率可達 100%，且當 Fe/Ni≤1 時催 化性能明顯優(yōu)于 NixB，元素 Fe 改善了合金催化 KBH4水解析氫的催化活性。 Qilong Liao 等 [25]采用 水熱還原法 在強堿性介質(zhì)中 還原 Ni(NO3)2 和Fe(NO3)29H2O 獲得 FeNi3納米合金粉末。用 X 射線衍射波譜儀對在 180℃下進中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第一章 文獻綜述 7 行不同的水熱反應(yīng)次數(shù)所制備的樣品進行分析，結(jié)果顯示當反應(yīng)時間超過 2 小時后所獲得產(chǎn)品是純凈的 FeNi3合金納米顆粒，具有良好的晶體結(jié)構(gòu)。然而，在開放系統(tǒng)常壓下進行相同準備和反應(yīng)，并沒有檢測到晶體相。透射電子顯微圖像顯示所制得的納米顆粒的尺寸隨著 水熱反應(yīng)時間的延長而增加 。所制得的樣品具有對稱的磁滯回線，與鐵磁材料行為相同。 王一鈞等 [26]采用液相還原法通過在不同反應(yīng)溫度和反應(yīng)物濃度條件下，以KBH4為還原劑，在二價鐵、鎳鹽的水溶液中加入適量的表面活性劑還原出晶須狀的 FeNi 合金，并采用 XRD 衍射技術(shù)和 TEM 電鏡測試手段對合成的 FeNi合金的物相和晶須形貌進行了表征， 結(jié)果表明： 液相還原反應(yīng)可以得到 6nm 的FeNi 合金晶須，當溶液濃度為 110 mol/L 時，晶須平均尺寸最小，長徑比最大，晶須的成須率好。與其他方法相比，該法具有設(shè)備簡單、原料來源廣泛、粒度分布范圍窄和化 學(xué)均勻性好等優(yōu)點，但制備出的粉末顆粒易于團聚、生產(chǎn)成本較高且 KBH4毒性較大，不利于生產(chǎn)。 Xuegang Lu 等 [27]室溫下在稀溶液中通過氫還原工藝成功合成了鐵磁性FeNi3納米粒子。 X 射線和透射電鏡分析表明 Fe2+可以被溶液中的 Ni2+離子還原為 Fe。當 Fe2+和 Ni2+的摩爾比為 1/3 時， Fe2+和 Ni2+都被還原為 Fe 和 Ni，最終形成面心立體結(jié)構(gòu)的 FeNi3相。所合成的 FeNi3顆粒具有 AuCu3型結(jié)構(gòu)且?guī)缀鯙榍蛐危睆郊s為 50200nm。所制得納米顆粒在空氣中十分穩(wěn)定且具有典型的鐵磁性能。飽 和磁化強度（ Ms）達到 110emu/g，矯頑力是 100Oe。淬火后溫度從550℃降到 25℃ 矯頑力降到 18Oe。 Lei Wang 等 [28]利用 Ni2+Fe3+油酸與堿混合溶液在水熱晶化輔助作用下的 固液界面 反應(yīng)合成了單分散的鎳鐵合金納米顆粒?；瘜W(xué)反應(yīng)發(fā)生在固液相的界面處，活化的顆粒隨后通過布朗運動分散到稀溶液中。通 過 X 射線衍射和透 射電子顯微鏡對所獲得的樣品進行分析表明，顆粒尺寸和分布受溶劑、堿類型、水熱溫度和時間的影響。通過微調(diào)合成條件，可以獲得粒度在 512nm的準單分散納米顆粒。納米顆粒的磁性能測試表明 鎳鐵合金納米粒子由于其納米尺寸的影響具有超順磁性。 無電鍍的化學(xué)還原法 和 [29]利用無電鍍的化學(xué)還原法在堿性的酒石酸鹽中用次磷酸鹽作為還原劑合成得到了結(jié)構(gòu)為 20wt%Fe 和 80wt%Ni 納米鎳鐵導(dǎo)磁合金 (即坡莫合金 )。該實驗制得的 FeNi 粉末粒徑為 200nm，并含有 %的磷。該粉末具有非晶型結(jié)構(gòu)和低飽和感應(yīng)。但當溫度提高到 500℃ ，出現(xiàn) FeNi3金屬間化合物。在 1050℃就會得到立方的 FeNi 固溶體，它具有最高的飽和感應(yīng)值。 中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第一章 文獻綜述 8 金屬化學(xué)還原法 張烴烴 等 [30]用多相合成方法，以金屬鋁粉作還原劑還原 FeSO4(NH4)2SO4和NiSO4(NH4)2S