非晶Ni-P纳米颗粒具有独特的物理化学性质,是很好的催化剂、电池电极材料、涂层材料,具有广阔的工业应用前景。然而,人们对非晶Ni-P纳米颗粒的结构描述与形成机制还知之甚少。为了更好地挖掘非晶Ni-P纳米材料的应用潜力,研究非晶Ni-P纳米颗粒的局域结构、形成机制及局域结构稳定性,具有重要的科学意义。液相脉冲放电方法由于简单易行、经济方便,在纳米材料的制备方面具有独特的优势,有望成为纳米材料工业化制备的主要方法之一。同步辐射光源具有高亮度、低发散、高分辨、入射X射线能量方便可调以及样品环境易兼容等诸多优点,因而依托同步辐射光源的实验技术已成为当今材料结构研究的主要手段。本论文采用液相脉冲方法制备非晶Ni-P纳米颗粒,采用先进的同步辐射实验技术,结合常规结构表征手段,对非晶Ni-P纳米颗粒的局域结构、形成过程、放电脉冲的触发作用以及局域结构的热稳定性进行了系统的研究。首先,对非晶Ni-P纳米颗粒的局域结构进行了表征。由于非晶材料只有短程序而无长程序,到目前为止仍没有一个能够很好描述非晶结构的模型。本论文采用XAFS技术分析了非晶Ni-P颗粒中Ni原子的近邻结构和P原子的近邻结构,发现Ni的近邻结构类似于晶体Ni中的情形,而P的近邻结构类似于晶体Ni3P中的情形。根据这一结构特征,构建了一种含有23个Ni原子和3个P原子的局域结构模型,来描述Ni-P纳米颗粒的非晶结构。由该模型计算得到的XAFS谱与实验测试的XAFS谱有很好的重复性,验证了该模型的正确性。其次,对非晶Ni-P纳米颗粒的形成过程进行了研究。分别对各个实验参数进行了优化,获得了合成粒径均匀的非晶Ni-P纳米颗粒的最佳实验参数。在最佳实验条件下,用HRTEM观测了所形成粒子的形貌特征,用XAFS和原位QXAFS技术研究了形成过程中原子近邻结构的变化,用原位SAXS技术研究了所形成纳米颗粒粒径的变化。结果表明,溶液中Ni离子首先还原形成Ni晶核。随着反应的进行,Ni晶核一边长大,一边有后续还原的P原子附着在逐渐长大的Ni晶粒上,并向其内部扩散。这一过程破坏了原有Ni晶粒的晶体结构,使已形成的纳米颗粒向非晶转化,并最终形成非晶Ni-P纳米颗粒。综合以上结果,提出了非晶Ni-P纳米颗粒形成过程的四阶段模型：Ni晶核的形成、Ni-P纳米颗粒的形成、Ni-P纳米颗粒的非晶化和非晶Ni-P纳米颗粒的自催化生长。第三,利用自行搭建的发射光谱实验装置分析了脉冲放电过程中产生的活性粒子。发现非晶Ni-P纳米颗粒的形成过程由脉冲放电产生的活性粒子·H、P+、O触发,Ni原子由Ni2+直接被·H和eaq-还原形成,P原子由H2P02-经歧化反应间接形成,P原子的形成晚于Ni原子。给出了Ni-P纳米颗粒形成的总化学反应方程式,测定了用Ni2+离子表征的平均化学反应速率为3.77×10-6 (mol/L)/s。第四,对非晶Ni-P纳米颗粒的局域结构热稳定性进行了研究。非晶Ni-P纳米颗粒被加热到不同温度退火,利用XRD技术分析了非晶Ni-P纳米颗粒的晶化程度、晶相结构与各相含量,用HRTEM观测了颗粒的形貌与晶格条纹的变化,用XAFS技术研究了非晶Ni-P纳米颗粒在热处理过程中的原子局域结构的变化。发现热处理过程中,Ni3P相、Ni相和亚稳相同时出现,P原子逐渐从Ni-P非晶母相析出,形成富含P的亚稳相,包裹在Ni3P晶核的外面。随着热处理温度的升高,Ni结晶相和Ni3P结晶相竞争生长,亚稳相分解消失,最终晶化产物为晶体Ni和晶体Ni3P。非晶Ni-P纳米颗粒的结构变化过程分为三阶段：形成Ni和Ni3P晶体结构,晶体Ni和Ni3P的竞争生长以及亚稳相的分解。根据P的K-edge XAFS拟合结果,提出可以用P-Ni键长的标准误差值作为非晶Ni-P纳米颗粒在热处理过程中结构稳定性的判据。