一种高比表面积ZnCo2O4的制备方法技术

本发明专利技术涉及ZnCo2O4的制备方法，特别涉及一种高比表面积ZnCo2O4的制备方法，包括以下步骤：将硝酸锌和硝酸钴溶于乙二醇后，得到混合液A，然后向混合液A中加入二氧化硅胶体溶液，得反应液B；加热反应液B直至发生燃烧反应，反应结束后，得产物C；洗涤、干燥产物C，得到高比表面积ZnCo2O4。本发明专利技术制备的ZnCo2O4比表面积高，制备工艺简单，反应条件相对温和，易于操作，设备投入少，生产周期短，容易批量化生产。

A preparation method of high specific surface area ZnCo2O4

The invention relates to a preparation method of ZnCo2O4, in particular relates to a preparation method of ZnCo2O4 with high specific surface area, which comprises the following steps: zinc nitrate and cobalt nitrate dissolved in ethylene glycol, are a mixture of A, then adding silica colloidal solution to the mixture of A, B reaction liquid; heating the reaction liquid until the occurrence of B the combustion reaction, after the reaction, the product was C; washing and drying the product C, get high surface area ZnCo2O4. The ZnCo2O4 prepared by the invention has high specific surface area, simple preparation process, mild reaction conditions, easy operation, less equipment investment, short production cycle and easy batch production.

【技术实现步骤摘要】
一种高比表面积ZnCo2O4的制备方法
本专利技术涉及ZnCo2O4的制备方法，特别涉及一种高比表面积ZnCo2O4的制备方法。
技术介绍
尖晶石型化合物作为一种新型的半导体化合物，由于具有结构稳定、禁带较窄、能响应可见光、光电化学性能稳定及可重复利用率高等特点而成为人们研究的热点。其中ZnCo2O4不仅具备尖晶石结构特有的性质，其优良的电化学性质、气敏性质和催化性质等，已经被广泛地应用于陶瓷材料、固态气敏元件、异相催化剂、吸附材料、超级电容器等领域。关于ZnCo2O4纳米颗粒的制备方法有水热合成法、化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、高温自蔓延法、离子交换法等，这些方法制备得到的ZnCo2O4纳米颗粒虽然粒径均匀、分散度好、形貌可控但是方法操作过程复杂、工艺条件苛刻、生产周期长、产量低，不利于工业化生产。具体地，如下文所述：《无机化学学报》2010年第1期公开了一篇《离子交换法合成钴酸锌纳米空心材料及磁性》，论文中用四氧化三钴纳米立方颗粒作为前驱体，在相对低温的水热条件下，通过反应体系中自身存在的扩散作用和离子交换作用，制备了粒径为20nm、孔径为8nm的钴酸锌纳米盒。该合成反应首先要合成四氧化三钴纳米立方，然后在水热条件下实现离子交换，操作相对繁琐，产量较低且不易工业化大批量生产。《电池》2013年第6期公开了一篇《多孔钴酸锌材料的制备及嵌锂性能》，论文中以草酸为络合剂，采用共沉淀法制得前驱体，再在氧气气氛中、500℃下煅烧2h，制备纳米多孔ZnCo2O4材料。该方法虽然可以获得多孔ZnCo2O4，但工艺流程繁琐，条件相对苛刻。《化工新型材料》2013年第2期公开了一篇《中空ZnCo2O4纳米线的合成及其电化学性能分析》，论文中运用微乳液法，以醋酸盐为原料，草酸为沉淀剂，CTAB为表面活性剂，乙二醇为单一溶剂首先合成前驱体ZnCo2(Co2O4)3纳米线，然后用ZnCo2(Co2O4)3纳米线作为牺牲模板经过煅烧合成中空ZnCo2O4纳米线。在合成过程中使用了表面活性剂，该合成路径相对较为复杂。《物理化学学报》2017年第4期公开了一篇《三维介孔钴酸锌立方体的制备及其优异的储锂性能》，论文中将乙酸锌、乙酸钴、碳酸氢钠、尿素溶于乙醇和蒸馏水中，在180℃下水热反应24h，得到的沉淀取出，用乙醇和蒸馏洗涤后，再在120℃下干燥8h，得到ZnCo2O4前驱体。将前驱体置于管式炉，并在空气中以2℃/min的速率升温至600℃恒温煅烧2h，制得黑色ZnCo2O4粉末。该合成方法主要包括两道工序，且煅烧温度较高，耗时较长，比表面积(41.4m2/g)较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术ZnCo2O4比表面积较低的缺陷，提供一种高比表面积ZnCo2O4的制备方法。本专利技术提供了一种高比表面积ZnCo2O4的制备方法，包括以下步骤：(1)将硝酸锌和硝酸钴溶于乙二醇后，得到混合液A，然后向混合液A中加入二氧化硅胶体溶液，得反应液B；(2)加热反应液B直至发生燃烧反应，反应结束后，得产物C；(3)洗涤、干燥产物C，得到高比表面积ZnCo2O4。具体地，所述的硝酸锌和硝酸钴的摩尔比为1:2。具体地，所述的步骤(1)中所述的二氧化硅胶体溶液和乙二醇的体积比为1:10-50。具体地，所述二氧化硅胶体溶液和乙二醇的体积比为1:12.5。具体地，所述步骤(2)中，在加热反应液B时，加热温度是250-400℃。具体地，在步骤(3)中，在洗涤产物C时，先用蒸馏水洗涤，然后在80℃下用氢氧化钠溶液刻蚀产物C24h，然后用蒸馏水与乙醇洗涤产物C；在干燥产物C时，干燥温度是60-110℃。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术制备的ZnCo2O4比表面积高；(2)本专利技术中乙二醇不仅起到溶剂、燃料的作用，而且在燃烧反应中充当还原剂作用，节约原料，降低企业的生产成本；(3)本专利技术制备工艺简单，反应条件相对温和，易于操作；(4)本专利技术设备投入少，生产周期短，容易批量化生产。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1在100毫升烧杯中，依次加入0.595g硝酸锌，1.165g硝酸钴与5.0mL乙二醇，搅拌充分后得到分散液A，然后向分散液A中加入0.4mLSiO2胶体溶液，得反应液B，超声反应液B，超声时间是10min，然后加热反应液B到300℃，直至反应液B发生燃烧反应，待反应结束后，用蒸馏水洗涤产物，然后在80℃用氢氧化钠溶液刻蚀产物C24h去除SiO2，再依次用蒸馏水、乙醇洗涤产物，分别洗涤3次，最后在60℃的温度下干燥，即得ZnCo2O4粉末。用Quantachrome公司的比表面积分析仪测得ZnCo2O4的比表面积为130.0m2/g。实施例2实施例2～实施例5的ZnCo2O4制备方法与实施例1基本相同，不同之处见表1。表1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例硝酸锌(g)0.5950.5950.5950.5950.595硝酸钴(g)1.1651.1651.1651.1651.165二氧化硅胶体(mL)0.10.20.30.50乙二醇(mL)56855加热温度(℃)250300350400300干燥产物温度(℃)809010011060比表面积(m2/g)64.482.5120.4104.628.1对比例对比例的ZnCo2O4制备方法与实施例1基本相同，不同之处是去掉实施例1中如下步骤：然后向分散液A中加入0.4mLSiO2胶体溶液。用Quantachrome公司的比表面积分析仪测得对比例制备ZnCo2O4的比表面积为28.1m2/g。以上仅是本专利技术的部分实施例而已，并非对本专利技术做任何形式上的限制，凡是依据本专利技术的技术实质对上述实施例作的任何简单的修改，等同变化与修饰，均属于本专利技术技术方案范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高比表面积ZnCo2O4的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将硝酸锌和硝酸钴溶于乙二醇后，得到混合液A，然后向混合液A中加入二氧化硅胶体溶液，得反应液B；(2)加热反应液B直至发生燃烧反应，反应结束后，得产物C；(3)洗涤、干燥产物C，得到高比表面积ZnCo2O4。

【技术特征摘要】
1.一种高比表面积ZnCo2O4的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将硝酸锌和硝酸钴溶于乙二醇后，得到混合液A，然后向混合液A中加入二氧化硅胶体溶液，得反应液B；(2)加热反应液B直至发生燃烧反应，反应结束后，得产物C；(3)洗涤、干燥产物C，得到高比表面积ZnCo2O4。2.根据权利要求1所述的高比表面积ZnCo2O4制备方法，其特征在于：所述的硝酸锌和硝酸钴的摩尔比为1:2。3.根据权利要求1所述的高比表面积ZnCo2O4制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中所述的二氧化硅胶体溶液和乙二醇的体积比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中春，王英，董安亮，周全法，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32