[發(fā)明專利]水熱法合成納米片組裝的氫氧化鎳分級結構微球的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210360198.5
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102897852A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設計）人: 朱國興;徐歡;沈小平;周紅波
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C01G53/04
• 分類號: C01G53/04;B82Y40/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發(fā)明屬于功能納米材料制備技術領域，涉及納米分級結構氫氧化鎳的制備方法，特別涉及一種水熱法合成納米片組裝的氫氧化鎳分級結構微球的方法。

背景技術

氫氧化鎳（Ni(OH)₂）是一種不溶于水的氫氧化物，其礦物較罕見。氫氧化鎳具有層狀的晶體結構特征，在蓄電池的電極上有著廣泛的用途，是鎳系電池等多種二次電池的正極活性材料，如MH-Ni、H₂-Ni、Cd-Ni?電池，氫氧化鎳的品質對電池的比容量和使用壽命起著關鍵性作用。氫氧化鎳有兩種常見的晶體結構，即α相和β相。β-Ni(OH)_2?呈六方水鎂石狀晶體特征，Ni(OH)_2?單元層沿其c-軸方向堆疊。相對于α-Ni(OH)₂，β-Ni(OH)_2?在電解液中有著較高的穩(wěn)定性和充放電過程中優(yōu)秀的可逆性能，其作為電池電極的性能很大程度上依賴于其微觀結構和粒徑。Ni(OH)_2?納米粒子由于其小的粒徑而有著大的表面積，常常展現出優(yōu)秀的性能，但是，其高的表面能也使得納米粒子易于不可逆團聚，使得其沒有較好的長程穩(wěn)定性；另一方面，微米顆粒的粒徑相對較大，有高的穩(wěn)定性，但其表面積較小。分級的微納結構是由較小的微納單元通過特定的晶體生長方式或自組裝形成的具有確定微觀形態(tài)和表面狀態(tài)的微納體系，通常有著開放的多孔性特征，兼具微米顆粒的穩(wěn)定性和納米粒子較高的表面積優(yōu)點。這就使得分級的微納結構在電極材料、吸附劑、非均相催化劑、傳感器、氣體儲存等眾多領域有著廣泛的用途，受到研究者的廣泛關注。

盡管已有一些關于分級氫氧化鎳微納結構的報道，如DB?Kuang等?(D.B.?Kuang,?B.?X.?Lei,?Y.?P.?Pan,?X.?Y.?Yu,?C.?Y.?Su,?Fabrication?of?Novel?Hierarchical?Ni(OH)₂?and?NiO?Microspheres?via?an?Easy?Hydrothermal?Process,?J.?Phys.?Chem.?C2009,?113,?5508–5513）曾用聚乙二醇-4-壬苯基-3-磺丙基醚鉀鹽作為表面活性劑，制備出由板狀亞單元組裝成的氫氧化鎳微球。YJ?Zhu等?(LX?Yang,?YJ?Zhu,?H?Tong,?Z.?H.?Liang,?W.?W.?Wang,?Hierarchical?Ni(OH)₂?and?NiO?Carnations?Assembled?from?Nanosheet?Building?Blocks,?Cryst.?Growt.?Des.,?2007,?7，2716-2719)?采用甘油作為結構誘導劑，在200℃?下溶劑熱反應獲得了花狀Ni(OH)_2?。

但是這些方法通常使用有毒的有機溶劑，或是添加各種沉淀劑和昂貴的表面活性劑，或是需要較高的反應溫度，能耗較大，工藝流程復雜。因此探索一種簡單易行，可以規(guī)模化生產，并且又可以制備出具有較大表面積的氫氧化鎳分級微納結構材料對于發(fā)展具有優(yōu)異性能的電池正極材料，具有一定的理論意義和實用價值。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用簡單的水熱途徑高產率制備單分散的納米片組裝的氫氧化鎳分級結構的方法。

一種水熱法合成氫氧化鎳分級結構微球的方法，是將醋酸鎳（Ni(CH₃COO)₂）水溶液和聚乙烯苯磺酸鈉水溶液混合，置于聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中經水熱法反應，冷卻后離心分離，水洗并用乙醇洗滌后干燥而成。

本發(fā)明所述的水熱法合成步驟如下：

步驟A、將醋酸鎳（Ni(CH₃COO)₂）溶解在蒸餾水中，制得水溶液；

步驟B、在步驟Ａ中所得的醋酸鎳水溶液中添加聚乙烯苯磺酸鈉水溶液，攪拌均勻，得到均相體系；

步驟Ｃ、將所述均相體系轉移到聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中，于140~170?℃下恒溫6~24?h，然后冷卻至室溫；

步驟D、離心分離，將沉淀用蒸餾水洗滌，再用乙醇洗滌，干燥后收集產品。

本發(fā)明所述的醋酸鎳與聚乙烯苯磺酸鈉水溶液的重量比為1:0.5~5，所述的聚乙烯苯磺酸鈉水溶液的濃度為20?wt%，所述的步驟D中洗滌用乙醇為無水乙醇或濃度為95%的乙醇。