[發明專利]表面形貌可控的NiO納米花狀微球的制備方法

無效

• 申請號: 201110108760.0
• 申請日: 2011-04-28
• 公開（公告）號: CN102126762A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 肖君佳;陳標華;梁鑫
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C01G53/04
• 分類號: C01G53/04;B82Y40/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明屬于無機納米材料技術領域，涉及一種表面形貌結構可連續調控的氧化鎳(NiO)納米花狀微球的制備方法。

背景技術

納米氧化鎳(NiO)是一種重要的P型半導體材料，由于其獨特的電學、磁學和催化特性，其廣泛的應用在催化領域、智能窗領域、燃料電池領域、磁性材料領域、氣體傳感器領域、電鍍膜領域和活性光纖等領域，是一種很有前途的功能性材料，已成為目前世界范圍的研究熱點之一。由于納米NiO這些獨特的性質強烈的依賴于其形貌結構和尺寸大小，因此對不同形貌結構的納米NiO的合成研究已經引起了廣大科技工作者的極大重視。據文獻報道，Gui等(J.Phys.Chem.C，2007，111，5622-5627)通過氯化鎳水溶液和肼水溶液混合反應，制備了呈六邊形的NiO納米片體。Wang等(Chemical?Physics?Letters，2002，362，119-122)通過熱分解法，采用NaCl作為助熔劑，使碳酸鎳在1173K溫度下發生熱分解得到NiO納米棒。Kuang等(J.Phys.Chem.C，2009，113，5508-5513)通過水熱法，在陰離子表面活性劑的作用下制備了新型的層狀結構的NiO微米球。Zhu等(J.Phys.Chem.B，2004，108，3488-3491)采用醋酸鎳作為鎳源，氨水作為堿性絡合劑，通過水熱法制備了單晶NiO納米片。Feng等(J.Am.Chem.Soc.2008，130，5262-5266)以KIT-6為模板制備了雙峰分布的、有序介孔NiO材料。

本發明制備的NiO納米花狀微球具有均勻的尺寸分布和多孔徑分布特點，具有較高的比表面積和獨特的物理表面特性，并且通過改變合成物料配比可有目的性地連續調控其表面形貌結構，進而改變材料的物理和化學性質。因此該表面形貌可控的NiO納米花狀微球環境工程和催化領域中成為一種具有發展前景的功能材料。Chen等(J.Phys.Chem.C，2009，113，14440-14447)通過醋酸鎳水溶液和氨水混合，水解制備了康乃馨狀的NiO納米花狀微球。李春忠等在專利《一種花形氧化鎳的制備方法》中用六亞甲基四胺、六水合硝酸鎳和去離子水為原料，通過水熱法制備出了花形氧化鎳。但是到目前為止，表面形貌可以連續調控的NiO納米微球的合成還未見文獻報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種納米NiO材料的溶劑熱合成方法。本發明的進一步目的是提供通過溶劑熱法來制備一系列表面結構可連續調控的NiO納米花狀微球的方法。

本發明的上述目的是通過下述技術方案和措施來達到的：

本發明的表面形貌可控的NiO納米花狀微球的制備方法，其特征在于，通過溶劑熱法制備，具體包括以下步驟：

(1)將表面活性劑溶解于乙二醇溶劑中，配制成體積濃度為2％～6％的溶液；將硝酸鎳和苯甲酸分別溶解于上述溶液中，其中硝酸鎳的濃度為0.03mol/L～0.3mol/L，苯甲酸的濃度為0.03mol/L～0.15mol/L，磁力攪拌1h；之后逐滴加入濃度為2mol/L的NaOH溶液，NaOH溶液與混合溶液的體積比為0.02∶1～0.05∶1，磁力攪拌0.5h，形成藍綠色透明的混合溶液。

(2)將上述混合溶液放置于聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應釜內，密封，于烘箱中加熱反應8～14h；反應溫度為160～220℃。

(3)將步驟(2)得到的渾濁溶液進行離心處理，將得到的沉淀物用無水乙醇和去離子水反復清洗，再置于烘箱中60～100℃溫度下干燥得到氫氧化鎳前驅物。

(4)將步驟(3)得到的氫氧化鎳前驅物在馬弗爐中300～550℃煅燒2～6小時得到目的產物納米NiO花狀微球。

整個反應過程的化學反應式可以表示如下：

Ni²⁺+2OH-→Ni(OH)₂

Ni(OH)₂→NiO+H₂O

其中，所述的硝酸鎳為六水合硝酸鎳，表面活性劑為聚乙二醇(PEG-400)。

在整個反應過程中，乙二醇既是溶劑也是還原劑，阻止溶液中的Ni²⁺被氧化成Ni³⁺。聚乙二醇作為表面活性劑，當納米Ni(OH)₂生成時，聚乙二醇可以通過氫鍵或親和作用包覆在其表面，防止納米粒子聚沉，增大其分散性，增強溶液的穩定性。苯甲酸作為軟模板，有助于加強納米NiO花狀微球的組裝效率。