一种空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将镍盐和二价铜盐溶解在溶剂中得到混合溶液，再向此混合溶液中依次加入高分子辅助试剂和尿素，搅拌至两者完全溶解，然后进行水热反应，所得产物进一步进行煅烧，煅烧结束后即得空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料。与现有技术相比，本发明专利技术原料廉价易得，空心结构的获得无需在反应体系中额外加入模板，合成工艺简单，所得产物的结构和尺寸可控，产物收率高。

【技术实现步骤摘要】
一种空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料及其制备方法
本专利技术属于无机微纳米材料的制备工艺
，具体涉及一种空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料及其制备方法。
技术介绍
无机氧化物空心微纳米材料因其空心结构的特点，使其具有低密度、高比表面积、高渗透性、高热稳定性和高热力学稳定性等优点，近年来在催化、吸附与气敏、能量与能源、药物储存与释放等领域展示了广阔的应用前景，可用于轻质材料添加剂、隔声隔热材料、药物缓释载体、催化剂载体等领域；氧化物空心球因具有高产量、高比表面积等优异性能而使其在电、磁、吸附和催化等物理和化学领域具有很大的应用前景。从材料固有性质的角度上看，单一的金属氧化物的性能多会有所不足，如CuO，作为一种P型半导体，其导电能力比较弱，影响其作为电化学材料的应用。因此将多种金属氧化物结合，可弥补单一组成氧化物材料性能上的不足，从而使材料在电催化、电池电极等电化学领域有着更良好的应用效果。通过将无机氧化物材料制备为空心微纳米结构，并对空心微纳米结构氧化物材料的组成、形貌、尺寸等开展一系列调控，可以赋予材料特定的功能和属性，从而在力学、电学、光学等不同方面展现出优于常规氧化物材料粉体颗粒的特性。因此将一些不同的无机氧化物相互结合，并进一步制备成空心微纳米结构的复合纳米材料，是提高材料性能的有效手段，如提高光电催化剂的催化性能，提高气体传感器的灵敏度和恢复能力，提高电极材料的电化学性能等。目前，模板法是制备空心结构微纳米材料最常用的方法。该方法包括：首先和合成模板，再在模板表面沉积或包覆目标产物，而后去除内部的模板得到空心结构材料；或以先制备好的模板为反应物，在模板表面发生反应，基于柯肯达尔效应在模板内部形成空心结构。模板法制备空心结构微纳米材料，因其过程较为繁琐，生产成本较高，限制了其实际应用和推广。所以，寻找工艺简单、成本低廉的方法，制备空心结构微纳米材料，特别是制备空心结构复合微纳米材料是十分必要的，将为微纳米材料应用与发展提供更多的科学依据和技术支撑。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料及其制备方法，采用的原材料及工艺简便、设备简单、制备成本低、易实现规模化生产。本专利技术提供的一种空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：A、将镍盐和二价铜盐溶解在溶剂中，获得溶液a；B、向步骤A形成的溶液a中依次加入高分子辅助试剂和尿素，搅拌至两者完全溶解，得到溶液b；C、将溶液b进行水热反应，反应结束后将分离溶液与产物，将分离所得产物进一步清洗、干燥；D、将步骤C所得干燥后的产物进一步进行煅烧，煅烧结束后即得空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料。步骤A中，所述镍盐为含结晶水或不含结晶水的镍的硝酸盐、硫酸盐、氯化盐、乙酸盐中的一种或多种；所述二价铜盐为含结晶水或不含结晶水的二价铜的硝酸盐、硫酸盐、氯化盐、乙酸盐中的一种或多种。进一步地，步骤A中，所述镍盐、二价铜盐分别优选为六水合硝酸镍、三水合硝酸铜。步骤A中，所述镍盐和二价铜盐中的Ni2+、Cu2+的物质的量之比为1:1～1.5，Ni2+在溶剂中的浓度为20-27mmol/L。步骤A中，所述溶剂为去离子水，或去离子水与乙二醇按照体积比1～2:1组成的混合液。步骤B中，所述高分子辅助试剂、尿素、步骤A中所述的溶剂的比值为13～40g：16～25g：1L。步骤B中，所述高分子辅助试剂为聚乙烯吡咯烷酮；优选K值为30的聚乙烯吡咯烷酮。步骤C中，所述水热反应的温度和时间分别为80～140℃、8～12小时；优选为90℃、10小时。步骤D中，所述煅烧指的是在空气氛围下，由室温升温至700～800℃后，煅烧3～5小时。本专利技术还提供了根据所述的制备方法制备得到的空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料，通过调节溶剂的成分配比，可有效调控所制备的空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料尺寸。本专利技术所提供的制备空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料的方法中，高分子辅助试剂聚乙烯吡咯烷酮的存在增加了反应液的黏度，因此反应加热过程中尿素分解产生气体在反应液中形成气泡。聚乙烯吡咯烷酮分子聚集在气泡表面，使得气泡在反应液中稳定存在。由于聚乙烯吡咯烷酮链上O和N上的未成键电子可以和金属离子形成配位键，这使得金属离子也在气泡表面聚集。在水热条件下金属离子进一步与水中的OH-反应，在气泡表面生成氢氧化物沉淀，从而形成空心球结构。通过其后的煅烧，使得氢氧化物转化为氧化物，最终得到空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料。溶剂中二元醇的加入可进一步增加反应体系的黏度，从而使得尿素分解后的气体形成的气泡不易聚集，从而获得较小尺寸的气泡。因此通过调剂溶剂中二元醇所占的配比，进而有效调控所制备的空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料尺寸。本专利技术制备空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料的方法，无需额外加入硬模板来获得空心微纳米结构，所制备的材料尺寸均匀，结构均一，工艺简洁，重现性好，反应装置简单，用反应物料和廉易得，制备成本低，易于放大实现规模化生产。且制备的材料为两种金属氧化物构成的复合材料，性能相较单一金属氧化纳米材料将得到提升；且具有的空心球结构使其有比表面积大、密度小等优点。因此本专利技术制备方法提供的空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料可应用在电催化、超级电容器电极材料、Li离子电池电极材料等多种邻域。附图说明图1是本专利技术实施例1制备得到的空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料的X-射线粉末衍射花样；图2是本专利技术实施例1制备得到的空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料的扫描电子显微镜(SEM)照片；图3是本专利技术实施例2制备得到的空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料的扫描电子显微镜(SEM)照片；图4是本专利技术实施例3制备得到的空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料的扫描电子显微镜(SEM)照片；图5是本专利技术实施例4制备得到的空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料的扫描电子显微镜(SEM)照片；图6是本专利技术实施例5制备得到的空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料的扫描电子显微镜(SEM)照片；图7是本专利技术实施例6制备得到的空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料的扫描电子显微镜(SEM)照片。具体实施方式下面结合实施例及说明书附图对本专利技术进行详细说明。实施例1一种空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：A、称取0.8mmol六水合硝酸镍、0.8mmol三水合硝酸铜，将六水合硝酸镍和三水合硝酸铜加入30mL去离子水与乙二醇按体积比为2:1构成的混合溶液中，搅拌至完全溶解，得到澄清、透明的溶液；B、向步骤A得到的溶液中加入0.48g尿素、1.2g聚乙烯吡咯烷酮，搅拌至完全溶解，得到澄清、透明的混合溶液；C、将步骤B得到的混合溶液，转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将反应釜密闭后至于恒温箱中，90℃下恒温反应10h小时，冷却至室温。将反应釜内冷却后的液体通过离心分离出固体产物，将产物用醇洗涤离心后，再用超纯水洗涤离心，重复以上操作2次后将得到的固体产物放置于干燥箱中，在90℃下干燥6小时；D、将步骤C干燥后的固体产物，放置于马弗炉中，在空气氛围下，室温下升温至700℃后，煅烧3小时，最后自然冷却至室温，得到空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、将镍盐和二价铜盐溶解在溶剂中，获得溶液a；B、向步骤A形成的溶液a中依次加入高分子辅助试剂和尿素，搅拌至两者完全溶解，得到溶液b；C、将溶液b进行水热反应，反应结束后将分离溶液与产物，将分离所得产物进一步清洗、干燥；D、将步骤C所得干燥后的产物进一步进行煅烧，煅烧结束后即得空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料。

【技术特征摘要】
1.一种空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、将镍盐和二价铜盐溶解在溶剂中，获得溶液a；B、向步骤A形成的溶液a中依次加入高分子辅助试剂和尿素，搅拌至两者完全溶解，得到溶液b；C、将溶液b进行水热反应，反应结束后将分离溶液与产物，将分离所得产物进一步清洗、干燥；D、将步骤C所得干燥后的产物进一步进行煅烧，煅烧结束后即得空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述镍盐为含结晶水或不含结晶水的镍的硝酸盐、硫酸盐、氯化盐、乙酸盐中的一种或多种；所述二价铜盐为含结晶水或不含结晶水的二价铜的硝酸盐、硫酸盐、氯化盐、乙酸盐中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述镍盐、二价铜盐分别为六水合硝酸镍、三水合硝酸铜。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述镍盐和二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟智，许业陶，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34