一种分级多孔蜂窝状氧化镍微球及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种分级多孔蜂窝状氧化镍微球的制备方法，属于微纳材料制备领域。在本发明专利技术的水热反应中，在生长过程的第一阶段，甘油与反应体系中的Ni

A kind of graded porous honeycomb nickel oxide microsphere and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种分级多孔蜂窝状氧化镍微球及其制备方法
本专利技术涉及微纳材料制备
，尤其涉及一种分级多孔蜂窝状氧化镍微球及其制备方法。
技术介绍
化学计量氧化镍是一种很好的绝缘体，然而氧在实际中总是过量的，氧化镍通常表现为带隙能量为3.6～4.0eV的p型半导体。由于氧化镍具有天然丰度高、低毒、低环境影响和稳定性强等优点，在近年来受到了广泛关注。例如，氧化镍纳米结构材料因其较高的比电容和低的电阻而被用作电极材料，可用于制造高能量和功率的超级电容器；同时也是用于制作电阻式随机存取存储器的具有前景的材料，这归因于其显示出高速、低电压、高稳定性和可靠的存储特性。材料的形貌及结构对其性能具有很重要的影响。多孔微球结构同时具有较大的比表面积及较好的稳定性等特点，因而相关材料在各个领域如能源、催化、药物载体、气体传感等方面都有着重要的应用前景。通常，介孔氧化镍的合成方法主要有二氧化硅硬模板法、碳硬模板法等方法，但是上述方法制备过程较为繁琐，需要多步处理，且能耗高、成本高、易污染环境；目前报道的微球状氧化镍普遍存在易团聚、尺寸调控难等难点。而能够同时控制微球形貌并使其具有可调控的微球尺寸及可调控的介孔尺寸则存在着更大的挑战。基于此，开发一种单分散性较好的具有多孔结构的氧化镍微球，且令其微球尺寸及介孔孔径尺寸可调控，是一项非常重要的工作。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种分级多孔蜂窝状氧化镍微球及其制备方法。本专利技术通过简单的水热法，利用丙三醇，合成了具有较高比表面积的分级多孔蜂窝状氧化镍微球，实现了微球尺寸及多孔孔径分布进行调控。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种分级多孔蜂窝状氧化镍微球的制备方法，包括以下步骤：将六水合硫酸镍、尿素、水和丙三醇混合，得到混合溶液；将所述混合溶液进行水热反应，得到前驱体产物；将所述前驱体产物进行煅烧，得到所述分级多孔蜂窝状氧化镍微球。优选地，所述六水合硫酸镍和尿素的质量比为(0.24～0.28):(0.06～0.60)。优选地，所述丙三醇和水的体积比为(0～18):(36～18)。优选地，所述丙三醇和水的体积比为1:35、1:5、1:2或1:1。优选地，所述六水合硫酸镍和尿素的固体总质量与所述丙三醇和水的液体总体积的比为1g:(40～110)mL。优选地，所述水热反应的温度为135～140℃，时间为40～80min。优选地，所述煅烧的温度为400～450℃，时间为20～24h。优选地，所述水热反应结束后还包括对所得水热反应产物依次进行过滤、洗涤和干燥。优选地，所述混合的温度为15～35℃。本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的分级多孔蜂窝状氧化镍微球，所述分级多孔蜂窝状氧化镍微球的粒径在1.5～5μm之间进行调控；介孔孔径为3～6nm，大孔孔径为20～80nm，比表面积为94.8～135.6m2/g。本专利技术提供了一种分级多孔蜂窝状氧化镍微球材料的制备方法，包括以下步骤：将六水合硫酸镍、尿素、水和丙三醇(甘油)混合，得到混合溶液；将所述混合溶液进行水热反应，得到前驱体产物；将所述前驱体产物进行煅烧，得到所述分级多孔蜂窝状氧化镍微球。在本专利技术的水热反应中，在生长过程的第一阶段，甘油与反应体系中的Ni2+形成配位，与尿素水解产生的CO32-和OH-发生反应形成初级核，在生长过程的第二阶段，原始的初级核经甘油与镍的螯合剂吸附，并作为封端剂通过降低表面能来调节形态，最终转变为高度对称的花状结构，同时，在尿素-丙三醇混合物系统中，由于所采用的非表面活性剂有机小分子甘油模板含有较多的羟基，甘油首先通过氢键作用聚集，然后再以氢键与尿素水解的无机相的羟基作用形成介孔结构，最后通过煅烧得到了分级多孔蜂窝状氧化镍微球。且本专利技术不使用表面活性剂，不需要调节pH值，简化了反应体系，降低了生产成本，通过简单的调控溶剂成份丙三醇的量，即可得到尺寸分布均匀、单分散性很好的蜂窝状微球，且微球尺寸可在1.5～5μm之间进行调控。由实施例结果可知，本专利技术制得的分级多孔蜂窝状氧化镍微球具有明显的介孔结构，微球粒径为1.5～5μm，介孔孔径为3～6nm，大孔孔径为20～80nm，比表面积为94.8～135.6m2/g，具有较高的比表面积，活性位点多，不团聚，因而在催化、传感、吸附等领域表现出优异的性能。进一步的，本专利技术中的水热反应的反应温度低，反应时间短，能够提高生产效率，节约生产能源。附图说明图1为实施例1～5制得的多孔蜂窝状氧化镍微球的SEM谱图，其中(a)和(b)为实施例1制得的多孔蜂窝状氧化镍微球在不同放大倍率下的SEM谱图，(c)和(d)为实施例2制得的多孔蜂窝状氧化镍微球在不同放大倍率下的SEM谱图，(e)和(f)为实施例3制得的多孔蜂窝状氧化镍微球在不同放大倍率下的SEM谱图，(g)和(h)为实施例4制得的多孔蜂窝状氧化镍微球在不同放大倍率下的SEM谱图，(i)和(j)为实施例5制得的多孔蜂窝状氧化镍微球在不同放大倍率下的SEM谱图；图2为实施例5制得的分级多孔蜂窝状氧化镍微球的XRD谱；图3为实施例1～5制得的分级多孔蜂窝状氧化镍微球(NiO-X,X＝1,2,3,4,5)的氮气吸附脱附孔径分布图；图4为实施例6～10制得的氧化镍微球(NiO-UX,X＝1,2,3,4,5)的氮气吸附脱附孔径分布图。具体实施方式本专利技术提供了一种分级多孔蜂窝状氧化镍微球的制备方法，包括以下步骤：将六水合硫酸镍、尿素、水和丙三醇混合，得到混合溶液；将所述混合溶液进行水热反应，得到前驱体产物；将所述前驱体产物进行煅烧，得到所述分级多孔蜂窝状氧化镍微球。本专利技术将六水合硫酸镍、尿素、水和丙三醇混合，得到混合溶液。在本专利技术中，所述六水合硫酸镍和尿素的质量比优选为(0.24～0.28):(0.06～0.60)，更优选为(0.25～0.26):(0.48～0.60)。在本专利技术中，所述丙三醇和水的体积比优选为(0～18):(36～18)，更优选为1:35、1:5、1:2或1:1。在本专利技术中，所述六水合硫酸镍和尿素的固体总质量与所述丙三醇和水的液体总体积的比优选为1g:(40～110)mL。在本专利技术中，所述混合的温度优选为15～35℃，更优选为20～25℃。在本专利技术的具体实施例中，上述混合优选为将硫酸镍和尿素在去离子水中搅拌混合，再加入丙三醇，搅拌，得到所述混合溶液。得到混合溶液后，本专利技术将所述混合溶液进行水热反应，得到前驱体产物。在本专利技术中，所述水热反应的温度优选为135～140℃，更优选为140℃，时间优选为40～80min，更优选为60min。在本专利技术的水热反应中，在生长过程的第一阶段，甘油与反应体系中的Ni2+形成配位，与尿素水解产生的CO32-和OH-发生反应形成初级核，在生长过程的第二阶段，原始的初级核经甘油与镍的螯合剂吸附，并作为封端剂通过降低表面能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分级多孔蜂窝状氧化镍微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将六水合硫酸镍、尿素、水和丙三醇混合，得到混合溶液；/n将所述混合溶液进行水热反应，得到前驱体产物；/n将所述前驱体产物进行煅烧，得到所述分级多孔蜂窝状氧化镍微球。/n

【技术特征摘要】
1.一种分级多孔蜂窝状氧化镍微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将六水合硫酸镍、尿素、水和丙三醇混合，得到混合溶液；
将所述混合溶液进行水热反应，得到前驱体产物；
将所述前驱体产物进行煅烧，得到所述分级多孔蜂窝状氧化镍微球。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述六水合硫酸镍和尿素的质量比为(0.24～0.28):(0.06～0.60)。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述丙三醇和水的体积比为(0～18):(36～18)。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述丙三醇和水的体积比为1:35、1:5、1:2或1:1。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述六水合硫酸镍和尿素的固体总质量与所述丙三醇和水的液体总体...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿旺昌，徐诗露，闫毅，张秋禹，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61