[發(fā)明專利]金屬氫氧化物插層一維納米金屬氧化物、制法及抽離方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710541795.0
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107324393B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周晨亮;劉全生;智科端;李莉麗;張乾;王亞雄;赫文秀
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古科技大學;內(nèi)蒙古工業(yè)大學
• 主分類號: C01G45/02
• 分類號: C01G45/02;C01G53/04;C01G9/02;C01G3/02;C01G45/00;C01G53/00;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 俞曉明

本發(fā)明公開了一種結(jié)構(gòu)可逆轉(zhuǎn)換一維錳氧化物及其插層金屬氫氧化物的制備方法，屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用金屬氧化物的一維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性特性，制備出一維納米結(jié)構(gòu)金屬氧化物，再通過在一維納米結(jié)構(gòu)金屬氧化物中插入金屬氫氧化物的方法制備出插層材料，最后通過氨水將金屬氫氧化物置換出來使得一維納米金屬氧化物得以恢復。本發(fā)明首次開發(fā)出用氨水抽取金屬氫氧化物使一維納米金屬氧化物得以復原的方法。該方法工藝簡單，成本低廉，可以實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有結(jié)構(gòu)可逆轉(zhuǎn)變性質(zhì)的金屬氫氧化物插層一維納米金屬氧化物材料、制備方法及抽離方法。

背景技術(shù)

一維納米金屬氧化物在離子交換、插入反應(yīng)、催化以及吸附方面有著獨特的化學性能，而且在磁性和傳導性上也有著特殊的物理性質(zhì)。此類物質(zhì)是由兩種或者兩種以上的單元結(jié)構(gòu)層交替堆積而形成的。現(xiàn)如今有關(guān)一維納米金屬氧化物的研究主要集中在金屬鈷氧化物上，有關(guān)其他類型的一維納米金屬氧化物結(jié)構(gòu)報道非常少，而一維納米金屬氧化物結(jié)構(gòu)本身所具有兩種或者兩種以上金屬氧化物的性質(zhì)及其共同作用而產(chǎn)生的其他衍生特性使得一維納米金屬氧化物結(jié)構(gòu)有著特殊的物理、化學結(jié)構(gòu)特性，這些特性的產(chǎn)生又會影響到一維納米金屬氧化物結(jié)構(gòu)復合氧化物在滇池電極材料、吸附材料以及催化領(lǐng)域的應(yīng)用。

由于一維納米金屬氧化物具有特殊的結(jié)構(gòu)特性、物理和化學性質(zhì)以及熱電效應(yīng)而受到廣泛關(guān)注。根據(jù)報道，現(xiàn)如今最著名、研究最多的一維納米金屬氧化物材料主要以鈷氧化物材料為主。Isobe,Klimczuk,Shizuya,Miyazaki等人成功合成出了具有Ca-Co一維納米金屬氧化物結(jié)構(gòu)復合氧化物，在這些復合氧化物中主體是具有CdI₂型三角形(triangular)結(jié)構(gòu)CoO₂，客體是層狀結(jié)構(gòu)的鈣氧化物，以CaOH和CaO為主。Isobe等人認為在一維納米金屬氧化物結(jié)構(gòu)(CaOH)_1.14CoO₂中，每個Co離子周圍被六個氧離子包圍，而且Co-O鍵具有0.191nm和0.195nm兩種鍵長，近似等于Co³⁺(r₁＝0.0545nm)和O^2-(r₂＝0.140nm)離子半徑之和。八面體CoO₆的厚度大約為0.207nm，其中Co的價態(tài)接近+3價，由八面體CoO₆組成的層板間夾雜著CaOH層板。Klimczuk等人認為分子式為Ca₂₅Co₂₂O₅₆(OH)₂₈的Ca-Co復合氧化物具有一維納米金屬氧化物結(jié)構(gòu)，層板分別由具有六邊形結(jié)構(gòu)的CoO₂和具有正方形結(jié)構(gòu)的鈣氧化氫氧化物組成，在CoO₂層板間夾雜著雙層鈣氧化氫氧化物。Shizuya等人經(jīng)過研究證明八面體相(CaOH)_1.14CoO₂和單斜晶系的(Ca_0.85OH)_1.16CoO₂具有相同的化學組成，不同的是兩種化合物具有不同的晶胞，兩種化合物沿c-軸的CoO₂和CaOH的排布方式不同。Miyazaki等人也在無意間合成出了具有[Ca₂CoO₃]_pCoO₂化學通式的一維納米金屬氧化物結(jié)構(gòu)，其中參數(shù)p是沿b-軸bCoO₂/bRS的比值(RS是巖-鹽堆積型(rock-salt type)的[Ca₂CoO₃])，化合物中CdI₂-型CoO₂和三層巖-鹽堆積型[Ca₂CoO₃]沿c-軸交替堆積形成Ca-Co一維納米金屬氧化物復合氧化物。而且，由于一維納米金屬氧化物材料所具有的特殊性質(zhì)，一維納米金屬氧化物材料金屬氧化物在半導體、磁性材料、鐵電體(Ferroelectric)和催化領(lǐng)域都有很大的應(yīng)用潛力。

現(xiàn)有技術(shù)主要存在如下3個主要缺點：