硫醇對(duì)去除鎳粉表面吸附無(wú)機(jī)陰離子的研究*

張　毅，何　為，王　翀，王守緒，譚　澤

(1 電子科技大學(xué)，微電子與固體電子學(xué)院，四川　成都　610054；2 廣東光華科技股份有限公司，廣東　汕頭　515061)

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硫醇對(duì)去除鎳粉表面吸附無(wú)機(jī)陰離子的研究*

張毅1,2，何為1,2，王翀1,2，王守緒1，譚澤2

(1 電子科技大學(xué)，微電子與固體電子學(xué)院，四川成都610054；2 廣東光華科技股份有限公司，廣東汕頭515061)

納米鎳；陰離子；去除；正丁硫醇

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)儀器及藥品

ICS-1500離子色譜儀,美國(guó)DIONEX公司;陰離子分離柱(SA 23-25，4 mm);ESJ2000-4A電子天平,沈陽(yáng)龍騰電子有限公司;SWGSL-1600X氫還原爐,南京亞玥五金機(jī)電有限公司。

樣品進(jìn)離子色譜儀均經(jīng)過(guò)0.2 μm 微孔濾膜過(guò)濾。

1.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程

(1)超細(xì)鎳粉制備

分別稱(chēng)取0.05 mol NiCl2·6H2O (NiSO4·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O)配制成溶液，滴入NaOH濃度和N2H4·H2O濃度均為5 mol/L的溶液中，磁力攪拌，反應(yīng)2 h。制備的納米鎳顆粒在經(jīng)過(guò)純水和無(wú)水乙醇清洗、離心分離3次，得到濕納米金屬粉。對(duì)照組樣品干燥處理，實(shí)驗(yàn)組樣品按如下處理：在攪拌的條件下，用超聲波處理濕的納米金屬5 min。離心洗滌濕納米鎳粉。

(2)納米鎳粉表面改性及無(wú)機(jī)陰離子清洗

在攪拌和超聲波下，加入正丁硫醇，加入量為硫醇/金屬的摩爾比為0.05～0.5:1；繼續(xù)攪拌超聲處理5～40 min。然后加入一定量的純水，攪拌和超聲波分散處理15 min后，離心分離得到金屬納米顆粒。

重復(fù)以上操作一次，將所得的金屬納米顆粒用無(wú)水乙醇洗滌、離心分離兩次。再放入高溫氫還原爐中，通入氫氣，在350度干燥0.5 h。

(3)樣品吸附陰離子含量測(cè)試

各稱(chēng)取對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組1 g納米鎳樣品用足量酸溶解，然后過(guò)濾稀釋至0.1 L。對(duì)照組用比色法，實(shí)驗(yàn)組用離子色譜法檢測(cè)。

色譜條件：以4.5 mmol/L Na2CO3和0.8 mmol/L NaHCO3為淋洗液，流速為1.0 mL/min; 電化學(xué)抑制器，電流為25 mA; 電導(dǎo)檢測(cè)器，進(jìn)樣量為25 μL，柱溫30 ℃，柱壓1850 psi?？傆?jì)分析時(shí)間：30 min，峰面積外標(biāo)法定量[8-10]。

采用購(gòu)買(mǎi)的標(biāo)準(zhǔn)溶液配制四種不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液如表1所示。

表1　標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1制備鎳粉的SEM

圖1　制備鎳粉的SEM

制備的鎳粉，經(jīng)化學(xué)滴定檢測(cè)，純度在97.5%。

2.2正丁硫醇加入量和處理時(shí)間對(duì)無(wú)機(jī)陰離子去除性能研究

圖2　正丁硫醇加入量對(duì)Cl-質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

圖3　正丁硫醇處理時(shí)間對(duì)Cl-質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.3正丁硫醇改性對(duì)無(wú)機(jī)陰離子去除性能比較研究

表2　Cl-的檢測(cè)結(jié)果

表的檢測(cè)結(jié)果

表的檢測(cè)結(jié)果

可以看出，相比常規(guī)清洗的鎳粉，經(jīng)過(guò)去除陰離子處理的鎳粉陰離子含量已大大降低，提高鎳粉的純度。原因是硫醇一端是親水的巰基(-SH)，一端是親油的烷基。親水的巰基(-SH)與金屬有很好的親和性，可以與納米鎳反應(yīng)，在金屬表面生成相應(yīng)的硫醇化物，并包圍鎳顆粒[11]，使物理吸附的陰離子重新進(jìn)入溶液中。因?yàn)殛庪x子和金屬的吸附是物理吸附，存在吸附解離平衡；而硫醇和金屬是化學(xué)吸附，是穩(wěn)定的吸附。這種硫醇金屬物是穩(wěn)定的烷基硫醇物，不會(huì)水解，并且在金屬顆粒表面留下的是非極性基團(tuán)，可以減少陰離子基團(tuán)的再次吸附。在超聲波作用下，硫醇與金屬顆粒表面的原子充分接觸反應(yīng)，同時(shí)也能夠促進(jìn)陰離子從金屬表面解離和防止納米鎳粉的團(tuán)聚。硫醇與鎳充分反應(yīng)后，多余的硫醇用無(wú)水乙醇溶解。得到的金屬顆粒在高溫下處理，使硫醇鎳分解為鎳；表面被水氧化的鎳也可以被氫氣還原為單質(zhì)[12]。

3　結(jié)　論

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Research of Removing Anionic Adsorbed on the Surface of Nanometer Nickel*

ZHANGYi1,2,HEWei1,2,WANGCong1,2，WANGShou-xu1，TANZe2

(1 School of Microelectronics and Solid-State Electronics,University of Electronics and Technology of China,Sichuan Chengdu 610054; 2 Guangdong Guanghua Sci-Tech Co., Ltd., Shantou 515000, China)

nanometer nickel;anion;removal; n-butyl mercaptan

廣東省引進(jìn)創(chuàng)新科研團(tuán)隊(duì)計(jì)劃資助(No.201301C0105324342)。

TQ914.1

A

1001-9677(2016)03-0064-03