一种正八面体氧化钴微纳米颗粒材料制备方法技术

本发明专利技术公开了一种正八面体氧化钴微纳米颗粒材料制备方法，采用CoCl2·6H2O为原料，CO(NH2)2为沉淀剂，去离子水为溶剂，首先由棒状的前驱体生长成为由八面体Co3O4构成的微米柱，然后再逐渐长大，直至形成正八面体颗粒。本发明专利技术在温和的水热条件下采用CoCl2·6H2O和CO(NH2)2两种简单的原料，以去离子水为溶剂，首先由棒状的前驱体生长成为由八面体Co3O4构成的微米柱，然后再逐渐长大，直至形成正八面体颗粒，实现可控制备正八面体Co3O4及其构成的微米柱结构，该材料不仅具有较高的电化学稳定性，而且对H2O2表现出优异的电化学传感特性。

Preparation of a positive eight - hedral cobalt oxide micro - nanoparticle material

The invention discloses a surface cobalt oxide is eight micro nano particle material preparation method, using CoCl2 and 6H2O as raw materials, CO (NH2) 2 as precipitant and deionized water as solvent, first by the precursor rod column consists of eight micron growth become the face of Co3O4, and then gradually grew up. Until the formation of eight face particles. The invention adopts CoCl2, 6H2O and CO under mild hydrothermal conditions (NH2 2) two simple raw materials, with deionized water as a solvent, first by the precursor rod column consists of eight micron growth become the face of Co3O4, and then gradually grew up, until the formation of eight face particles can be realized preparation of eight sided Co3O4 and a micro column structure, the material not only has high electrochemical stability, and the H2O2 showed excellent electrochemical sensing properties.

【技术实现步骤摘要】
一种正八面体氧化钴微纳米颗粒材料制备方法
本专利技术属于微纳米材料制备
，具体涉及一种正八面体Co3O4微纳米颗粒材料的制备方法。
技术介绍
作为一种过渡金属氧化物半导体材料，Co3O4具有多种形貌特征和优异的磁性能、光催化及储能特性，在催化剂、锂离子电池、超级电容器、气体传感器敏感元件及电化学传感器等领域有着诱人的前景，是新材料及微纳米材料重点研究的热点之一。Co3O4的制备方法较多，常用的有化学喷雾热解法、化学气相沉淀法、液相沉淀法、溶胶-凝胶法及水热法等。其中水热法具有水热反应条件温和，产物纯度高，晶粒发育完整，粒径小且分布均匀，分散性好及形貌可控等优点，是一种制备不同形貌氧化物的有效方法。目前大量的研究表明，材料的性能与其微观结构单元所裸露的晶面密切相关。因此，利用水热法低成本、可控制备不同形貌特征的Co3O4材料，仍然是该领域所要面临的严峻挑战。例如Xiao等(X.L.Xiao,etal.Adv.Mater.,2012,24(42):5762-5765)以Co(NO3)2·6H2O和NaOH为水热反应体系，制备了具有优异电化学性能的八面体的Co3O4材料。邓积光等(中国专利201410333931.3，公开号CN104098146A，公开日期2014.10.15)提出了以NaNO3、NaF和CoCl2为熔融盐体系，制备出对甲苯完全氧化反应具有催化活性的八面体状Co3O4纳米材料。然而，值得指出的是，目前尚无采用CoCl2·6H2O和CO(NH2)2为原料的水热反应体系，制备八面体Co3O4微纳米材料的文献报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，一种正八面体Co3O4微纳米颗粒材料的制备方法，成本低廉、简单易行，是优异的锂离子电池负极材料、催化剂、气敏材料、磁性材料及电化学传感器电极材料。本专利技术采用以下技术方案：一种正八面体氧化钴微纳米颗粒材料制备方法，采用CoCl2·6H2O为原料，CO(NH2)2为沉淀剂，去离子水为溶剂，水热合成出棒状钴基碳酸化合物Co2(OH)2CO3前驱体，再对前驱体进行高温后处理，使其生长成为由八面体Co3O4构成的微米柱，然后再逐渐长大，直至形成正八面体颗粒。进一步的，包括以下步骤：S1、将CoCl2·6H2O加入到去离子水中，超声分散形成均匀的酒红色溶液；S2、将CO(NH2)2加入到步骤S1所制备的溶液中，超声分散得到均匀的溶液；S3、将步骤S2中所得溶液转移至具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，有聚四氟乙烯的填充比为50～60％，密封，充分反应后，收集沉淀，洗涤，真空干燥，得到粉红色的前驱体；S4、将步骤S3所得前驱体转移至马弗炉中，升温至400～450℃，保温4～6h，自然冷却至室温得到八面体状的Co3O4微纳米颗粒材料。进一步的，步骤S1中，CoCl2·6H2O与H2O的质量比为1:80.00～106.34，超声分散时间为20～30min。进一步的，步骤S2中，CO(NH2)2与CoCl2·6H2O的质量比为4:5，超声分散时间为20～30min。进一步的，步骤S3中，在140～160℃反应4～12h，收集沉淀，洗涤，真空干燥，得到粉红色的前驱体。进一步的，不锈钢高压釜内衬容积为32.8～36.4mL。进一步的，步骤S4中，升温速率为5～10℃/min，保温4～6h。进一步的，CoCl2·6H2O为AR级，99.0％，CO(NH2)2为AR级，99.0％。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术正八面体Co3O4微纳米颗粒材料制备方法，在温和的水热条件下采用CoCl2·6H2O和CO(NH2)2两种简单的原料，以去离子水为溶剂，首先由棒状的前驱体生长成为由八面体Co3O4构成的微米柱，然后再逐渐长大，直至形成具有高比表面能{111}晶面的正八面体颗粒，实现可控制备正八面体Co3O4及其构成的微米柱结构，该材料不仅具有较高的电化学稳定性，而且对H2O2表现出优异的电化学传感特性。进一步的，CoCl2·6H2O与H2O的质量比为1:80.00～106.34的设置有利于生成尿素将Co2+，沉淀成线状的钴基碳酸化合物(Co2(OH)2CO3)。进一步的，CO(NH2)2与CoCl2·6H2O的质量比为4:5的设置有利于生成尿素将Co2+，沉淀成线状的钴基碳酸化合物(Co2(OH)2CO3)。进一步的，在150℃反应4～12h，该反应温度和时间设置有利于线状的钴基碳酸化合物(Co2(OH)2CO3)以肩并肩的形式进行聚集生长，形成棒状的或带状的前驱体。进一步的，升温速率为5～10℃/min，该升温速率的设置有利于钴基碳酸化合物中CO2和H2O的缓慢释放，Co2+氧化并生长成正八面体状的Co3O4。综上所述，本专利技术所述的制备方法，工艺流程简单，能耗小，原料来源广、成本低，适合工业生产。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术实施例1中制备的正八面体Co3O4微纳米材料的XRD图；图2为本专利技术实施例2中制备的八面体Co3O4微纳米颗粒的SEM照片；图3为本专利技术实施例7中制备的八面体Co3O4微米柱的SEM照片；图4为本专利技术所制备正八面体状Co3O4材料对H2O2的电化学传感的i-t曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种正八面体Co3O4微纳米颗粒材料的制备方法，采用CoCl2·6H2O为原料，CO(NH2)2为沉淀剂，去离子水为溶剂，不需要加入其它任何表面活性剂及助剂，首先水热合成出棒状钴基碳酸化合物Co2(OH)2CO3前驱体，再对前驱体进行高温后处理，使其生长成为由八面体Co3O4构成的微米柱，然后再逐渐长大，直至形成单独的正八面体颗粒，所制备Co3O4的八面体结构由于其{111}晶面具有高比表面能而使之具有高的化学活性。本专利技术正八面体Co3O4微纳米颗粒材料的制备方法，包括以下步骤：S1、称取CoCl2·6H2O加入到去离子水中，其中，CoCl2·6H2O与H2O的质量比为1:80.00～106.34，超声分散20～30min形成均匀的酒红色溶液；S2、称取CO(NH2)2加入到步骤S1所制备的溶液中，其中，CO(NH2)2与CoCl2·6H2O的质量比为4:5，超声分散20～30min，得到均匀的溶液；S3、将步骤S2中所得的溶液转移至具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，填充比为50～60％，密封，在150℃反应4～12h，收集沉淀，洗涤，真空干燥，得到粉红色的前驱体；优选的，不锈钢高压釜内衬容积为32.8～36.4mL。S4、将步骤S3所得的前驱体转移至马弗炉中，以5～10℃/min的升温速率升至400～450℃，保温4～6h，自然冷却至室温得到黑色的Co3O4粉体。优选的，上述制备正八面体Co3O4微纳米材料的方法中，所用的CoCl2·6H2O为AR级，99.0％，CO(NH2)2为AR级，99.0％。实施例1称取0.2050g的CoCl2·6H2O，加入到16.4mL的去离子水中，CoCl2·6H2O与H2O的质量配比为1:80.00，超声分散20min形成均匀的酒红色溶液。随后，再称取0.1640g的CO(NH2)2加入到上述溶液中，超声分散20min。将上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正八面体氧化钴微纳米颗粒材料制备方法，其特征在于，采用CoCl2·6H2O为原料，CO(NH2)2为沉淀剂，去离子水为溶剂，水热合成出棒状钴基碳酸化合物Co2(OH)2CO3前驱体，再对前驱体进行高温后处理，使其生长成为由八面体Co3O4构成的微米柱，然后再逐渐长大，直至形成正八面体颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种正八面体氧化钴微纳米颗粒材料制备方法，其特征在于，采用CoCl2·6H2O为原料，CO(NH2)2为沉淀剂，去离子水为溶剂，水热合成出棒状钴基碳酸化合物Co2(OH)2CO3前驱体，再对前驱体进行高温后处理，使其生长成为由八面体Co3O4构成的微米柱，然后再逐渐长大，直至形成正八面体颗粒。2.根据权利要求1所述的一种正八面体氧化钴微纳米颗粒材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将CoCl2·6H2O加入到去离子水中，超声分散形成均匀的酒红色溶液；S2、将CO(NH2)2加入到步骤S1所制备的溶液中，超声分散得到均匀的溶液；S3、将步骤S2中所得溶液转移至具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，有聚四氟乙烯的填充比为50～60％，密封，充分反应后，收集沉淀，洗涤，真空干燥，得到粉红色的前驱体；S4、将步骤S3所得前驱体转移至马弗炉中，升温至400～450℃，保温4～6h，自然冷却至室温得到八面体状的Co3O4微纳米颗粒材料。3.根据权利要求2所述的一种正八面体氧化钴微纳米颗粒材...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新孟，张艺华，于成龙，伍媛婷，王秀峰，刘长青，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61