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非晶态金属-硼合金(MB，M=Fe，Co，Ni)自1950年代以来引起了人们的广泛关注并成功应用于石油化工等诸多领域。经过数十年的研究，人们对它已有了深入的认识，是目前发展较为成熟的催化加氢工业催化剂。近年来，关于各种特殊形貌非晶态合金的化学合成方法屡见报道，其中，一维纳米结构(如纳米管，纳米线等)非晶态合金材料与传统颗粒催化剂相比具有更好的催化活性。
本文系统阐述了NiB合金纳米管的合成和晶化过程。利用粉末X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM、HRTEM)、比表面及孔径分布测定仪(ASAP2020)以及等离子耦合发射光谱(ICP-AES)等技术对分别对非晶态NiB和晶化后Ni3B合金纳米管的结构、形貌、尺寸和成分进行表征分析。此外，也对晶态Ni3B和非晶态NiB合金纳米管的催化加氢反应性能进行了研究和比较。
主要内容概括如下。
1.液晶模板法制备非晶态NiB合金纳米管
通过Tween60-CSA-Ni2+层状液晶作为模板，用NaBH4还原Ni2+离子，可以得到非晶态NiB合金纳米管。此过程符合“二维层状结构卷曲成管”机理。本文主要研究了在整个化学反应过程中涉及到的各因素和条件，以期优化条件，得到高质量、高产率的非晶态NiB合金纳米管。我们探索了体系温度、液晶前体的浓度、NaBH4剂量，以及搅拌和溶液滴加速率等机械条件的控制对于对产物形貌和结构的影响。最终做到了可控合成一系列大小递变的非晶态NiB合金纳米管。同时，我们通过TEM图像在反应过程中观察到了层状结构，为“层状前体卷曲”机理提供了直接的证据。该法有望用于制备其他二元或多元的非晶态金属-硼或金属-磷-硼合金纳米管。
2.NiB合金纳米管晶化过程的探索
虽然我们已经能够成功合成非晶态金属-硼和金属-磷-硼合金纳米管，但关于这些材料晶化过程的研究目前还尚未报道过。对于要求特定形貌和表面活性的催化剂而言，希望非晶态组织稳定，具有长程有序结构和规则的原子间配位状态。因此如果能够把非晶态合金纳米管通过严格控制的方法进行热处理，使其转变成为晶体，并保持原有形貌不变，那么我们完全有理由相信，获得的晶态合金纳米管会表现出更为优秀的性能。其稳定性和催化活性都将有显著提高。
一般而言，金属-硼非晶态合金的晶化温度～350℃。低于这个温度，材料中的原子无法越过势垒完成重新排布，故不能引发相转变过程；而更高的温度(>400℃)则会导致合金相分离。在此，我们首次提出了3种方法对非晶态NiB合金纳米管进行晶化处理：(1)程序升温热处理；(2)直接加热处理；(3)甲苯溶剂热处理。经过程序升温处理，NiB合金能够保持其纳米管状形貌不变，并成功晶化成Ni3B单晶结构。若直接在高温下灼烧，纳米管的形貌将完全塌缩，得到Ni3B单晶纳米粒子。而甲苯溶剂热法处理后，只能得到Ni3B多晶颗粒。因此总体上说，程序升温热处理是使非晶态合金纳米管晶化最为合理的方法。这种方法完全可以用于晶化目前已获得的双组份或多组分非晶态合金一维结构，如CoB，NiPB，NiCoPB等。
3.NiB合金纳米管催化加氢性能测试
晶化后Ni3B及非晶态NiB合金纳米管催化剂的活性测试选用对氯硝基苯(p-CNB)加氢生成对氯苯胺(p-CAN)为探针反应，产物由气相色谱测定。
对氯硝基苯加氢反应性能考察结果表明，非晶态NiB合金纳米管的催化活性远高于传统的非晶态催化剂(纳米颗粒)，这不但是比表面积增加的缘故，还因为纳米管具有负曲率的内表面以及限域效应等因素协同作用的结果。更为重要的是，虽然晶化后Ni3B合金纳米管比表面积有所降低，但其催化加氢活性反而更高。这就证明晶体的长程有序结构和规则的原子间配位状态对于催化剂活性的关键作用。另一方面，晶化后Ni3B合金纳米管抗热和抗氧化性能都有所提高，表明它更加稳定了。这对于工业催化应用无疑是具有美好前景的。