[發明專利]一種Ni/NiO復合材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010063755.1
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111229229B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 景志紅;杜艷
• 申請（專利權）人: 曲阜師范大學
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01J37/10;B01J37/00;B01J37/08;B82Y30/00;B82Y40/00;C06B23/00;C06B29/22
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

本發明涉及一種Ni/NiO復合材料及其制備方法與應用。將硝酸鎳和氫氧化鈉分批次均勻分散在油酸中，經室溫研磨制得綠色固體；再將綠色固體溶于去離子水中，轉移至水熱釜中于160～200℃下反應7～9h，所得產物經乙醇和去離子水交替洗滌、干燥后，在450～550℃下焙燒2～3h，得到Ni/NiO粉體；所得即為六邊形Ni/NiO納米復合材料。本發明制得的六邊形Ni/NiO納米復合材料純度高，可用于高氯酸銨熱分解催化劑。本發明原料易得，制備方法簡單，成本低，適于工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種特殊形貌的Ni/NiO復合材料的制備方法，屬于納米材料技術領域。

背景技術

鎳，近似銀白色、硬而有延展性，是具有鐵磁性的金屬元素，也是一個中等強度的還原劑。鎳主要用于合金及用作催化劑。鎳的尺寸越小，其化學活性越高。

氧化鎳(NiO)，是一種常見的無機化合物，是鎳的最穩定氧化物，屬于立方晶系。氧化鎳主要用作制造鎳鹽原料、電子元件材料、催化劑、搪瓷涂料和蓄電池材料等。由于氧化鎳內部結構糾纏導致載流子無法流動，導致氧化鎳為絕緣體，因而限制了它的應用。為了改善氧化鎳的內部結構，人們做了大量的研究。

研究發現，在氧化鎳中加入惰性但導電的金屬Ni，可以增強氧化鎳內在的電子導電性，顯著提高其電化學性質、氣敏性以及催化性質；且當Ni和NiO在微納米級范圍時，其催化活性會明顯增強，因此Ni/NiO復合材料得以應用于電極材料、氣敏材料和催化劑等領域。

例如，彭娟等利用水熱法制備了Ni納米球，并通過部分氧化制備了Ni@NiO核殼結構納米復合物。Ni@NiO納米復合物可以和血紅蛋白結合構建過氧化氫生物傳感器。該生物傳感器對過氧化氫表現出很好的生物電催化活性。參見《無機化學學報》,2012,28(6):1251-1258。

專利CN101104206A公開了一種制備Ni和Ni/NiO核-殼納米顆粒的方法。攪拌下將一定量的無機鎳鹽與甘油混合，并加熱到80℃保持30min；再加入碳酸鈉溶液，80℃保持1h產生凝膠狀沉淀物，經過洗滌、干燥后，在400～600℃空氣中焙燒，形成內部是Ni核，外面是NiO的核-殼納米顆粒，平均粒徑約為12.2～21.2nm。該Ni/NiO核-殼納米顆粒未做性質測試。

楊穎等將聚苯乙烯(PS)溶于DMF中，超聲攪拌后，加入乙酸鎳，通過靜電紡絲法獲得無規則排列的Ni(CH₃COO)₂/PS納米纖維；將Ni(CH₃COO)₂/PS納米纖維置于管式爐中，在氮氣保護下400℃焙燒2h，得到Ni/NiO半導體納米復合物。經掃描電鏡觀察可知，Ni/NiO半導體納米復合物中的Ni、NiO顆粒，大小不均一，直徑為幾納米到幾十納米，并且這些粒子堆積形成不規則形貌。由Ni/NiO半導體納米復合物制作的氣敏傳感器，室溫下對NOx有較好的氣敏響應。參見《人工晶體學報》,2013,42(5):923-926。

專利CN 109675568 A公開了一種Ni/NiO復合材料的原位制備方法。將六水合硝酸鎳和強還原劑硼氫化鈉混合液置于水熱釜中，于120～200℃反應1～48h，對固液混合物進行分離、洗滌、干燥，獲得前驅體I；前驅體I在300～800℃，高溫分解0.5～12h；獲得前驅體II；前驅體II在200～600℃，氫氬混合氣還原性氣氛下反應0.5～5h，獲得由二維薄片組成的花球狀Ni/NiO復合材料。該Ni/NiO復合材料在2(5H)-呋喃酮催化加氫制γ-丁內酯的反應中展現出了超高的催化活性與選擇性。