本发明专利技术提供了一种水热制备层片状Ｃｏ（ＯＨ）↓［２］和Ｃｏ↓［３］Ｏ↓［４］纳米棒的方法。主要特征是以水合肼和磷酸钠为结构导向剂来控制形貌，以硝酸钴为原料，同时水合肼又充当反应物和抗氧化剂的作用。在水热１８０℃下反应１８ｈ，得到层片状Ｃｏ（ＯＨ）↓［２］纳米棒，然后在４００℃煅烧４ｈ得到Ｃｏ↓［３］Ｏ↓［４］纳米棒。通过改变反应时间清楚地观察到层片状Ｃｏ（ＯＨ）↓［２］纳米棒的转变过程，先生成表面光滑的纳米棒，然后延长时间会在侧面长出小片，转变成层片状纳米棒。控制反应时间可以获得纳米棒或层片状纳米棒。而此层片状纳米棒相对于纳米棒具有更大的比表面积和表面富有纳米片未稍。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水热法制备层片状Co(OH)2或0)304纳米棒的方法，可 用于锂离子电池、气体传感器、催化、电子学和生物医学等，属于纳米材料 领域。
技术介绍
近年来，控制合成层片状结构的纳米材料越来越受人们的关注，特别是 通过自下而上的的合成技术。这不仅对认识控制合成各种结构的纳米材料的 技术有很大的帮助，而且将会在光学、力学、电磁学、电子学、催化和生物 方面有很好的应用，因为其一些特殊的性质，如大的比表面积、表面很多的 纳米末梢或纳米片和多功能化。到目前为止己有很多种形状的层片状纳米材 料被合成出来，如ZnO纳米玉米棒状、ZnO纳米塔状、ZnO纳米锯状和ZnO、 NiO的纳米圆柱等。而对于Co(OH)2，通过用PVP作为结构导向剂可以制备得纳米片(Ohta, T. et al. /尸/z, C/7e肌万2005， 7W, 19094.)。通过用氨水作为碱性反应物和络 合剂可得到纳米线(Li， Y. G. et al. /爿m. C/2缀Soc. 2006,风14258.)，进一 步通过导入空气风化能得到纳米管(Lou， X. W.; et al. Jdv. Mater 2008, 20， 258.)。通过用乙二胺作为络合剂能制备得蝴蝶状的Co(OH)2(Zeng, H. C. et al. /爿m. Ozew. 2002, W《6668.)。对于Co304，通过硝酸盐辅助(Zeng, H. C. et al. /C/zem. B 2003, 707, 926.)或以表面活性剂当模板来制备立方 块(Chen, D. R. et al. Jdv. Afafer 2006, 1078)。通过煅烧棒状等前驱体来 制备得到纳米棒(Liu, Y.; Wang, G.; Xu, C.; Wang, W. C/zem. Commw". 2002， 1486.)或纳米管(Shi, X. S.; Han, S.; Sanedrin, R. J.; Zhou, F.; Selke, M. C7^肌M"^. 2002, W， 1897.)。虽然目前已有对层片状如花状和纳米球的 Co(OH)2和Co304的纳米材料的报道(Cao, A. M. et al. J i5/^. C/zem. B 2006，〃0， 15858; Coudun， C. et al. Cato/. 7b^y 2007，"《49.)，通过使用乙二胺或 乙二醇作为络合剂来起结构导向，自组装成花状或花状球等。然而目前还没 有一维的层片状如纳米棒的Co(OH)2和0)304的纳米材料的报道，其相对于 纳米棒具有更大的比表面积和表面富有纳米片未稍，将在电子器件和生物方 面有很好的应用。同时我们用低成本的水合肼来当反应物和结构导向剂，在 磷酸钠的辅助下，水热法制备得Co(OH)2层片状纳米棒，进一步煅烧得Co304 层片状纳米棒。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水热制备层片状C0(OH)2纳米棒或层片状 Co304纳米棒的方法，其特征在于所述的制备方法是以水合肼和磷酸钠为结 构导向剂来控制形貌，以硝酸钴为原料，同时水合肼又充当反应物和抗氧化 剂的作用。通过水热法制备层片状Co(OH)2纳米棒，然后在200-400。C温度 下煅烧得到层片状0)304纳米棒。这种层片状纳米棒相对于纳米棒具有更大 的比表面积和表面富有纳米片未稍。而且制备方法简单，水热法一步合成， 设备简单，使用安全，环境友好。同时又使用多种结构导向剂来控制形貌。本专利技术是这样实施的首先水热法制备层片状Co(OH)2纳米棒，然后煅 烧得到层片状0)304纳米棒。具体步骤是 (1)层片状C0(OH)2纳米棒制备工艺(a) 首先将Co(N03)2-6H20禾口 Na3P04-12H20溶解在去离子水中， Co(N03)2'6H20在每毫升去离子水中的加入量是lxl(T3_3xl(T2mmol，而 Na3P04'12H20在每毫升去离子水中的加入量是0.05—0.2mg。(b) 步骤a制得的溶液磁力搅拌5-30 min，搅拌的转速为100-2000转/分。(c) 然后在步骤b经搅拌的溶液中加入质量百分数为85%的水合肼， 加入量为每毫升去离子水中加入0.03-0.14ml。(d) 步骤c制得的溶液置入反应釜中120-180。C，水热反应时间为6-24h。(e) 水热反应后高速离心分离沉淀物，沉淀物呈粉红色，高速离心分离 的速度为4000-6500转/分。(f) 将步骤e得到的沉淀物每次洗涤先用去离子水洗涤再用无水乙醇洗 涤，洗涤次数为2-5次。(g) 将步骤f得到的沉淀物在40-100。C在空气中或真空中干燥，直到 水分或乙醇全部挥发完毕。得到层片状Co(OH)2纳米棒。(2) 层片状0>304纳米棒的制备工艺将(1)所制备的粉红色产物放入马 弗炉中在200—400。C煅烧，时间为3-5小时，制得黑色的层片状0)304纳米 棒粉体。(3) 若缺少Na3P04:在其他的制备工艺参数不变的条件下而不加入 Na3P04'12H20，则制得单一分散的Co(OH)2纳米片。(4) 若用氨水取代水合肼在反应物中加入质量分数为30%的氨水(每毫 升去离子水中加入0.4ml氨水)，但是其他工艺参数不变，则得到的产物为 C0(OH)2纳米片。同样若用NaOH取代水合肼得到的产物也是单一分散的 Co(OH)2纳米片。(5) 在步骤1的反应物中加入聚乙烯吡咯烷酮(K30，每毫升去离子水中的 加入量为1.4-6. 0mg)，但是其他的制备工艺参数不变，则制得的也是层片状 Co(OH)2纳米棒，但是分散性更好。(6) 用磷酸钠控制生长成纳米棒状Co(OH)2，用水合肼控制生长成片状 Co(OH)2，而两者协同作用生长成层片状Co(OH)2纳米棒。本专利技术的目的在于提供一种水热制备层片状C()(OH)2和C0304纳米棒的方法，其特点在于(1) 通过水热法制备得到高产率、单分散好、直径为50—400nm和长 度为0.5—2(im的层片状Co(OH)2纳米帮和层片状0)304纳米棒。其中层片 状Co(OH)2纳米棒为结晶性很好的单晶，而层片状0)304纳米棒则为多晶。(2) 制备得的层片状0)304纳米棒为多孔结构，由微小的纳米小颗粒和 很多的微孔组成。而这种多孔结构进一步增加了比表面积，纳米颗粒的量子 尺寸效应使得其紫外可见吸收峰蓝移而且矫顽力增加。(3) 制备方法简单， 一步就制备出层片状Co(OH)2纳米棒，原料廉价 易得，所需生产设备简单，易于实现工业化生产。(4) 改变水热反应时间能控制Co(OH)2的形貌，分别在6小时得到表 面光滑的纳米棒，18小时得到层片状纳米棒；改变煅烧时间可以控制0)304 的结晶性和组成的晶粒尺寸。(5)水合肼和磷酸钠在制备的过程中其结构导向剂作用，在相同条件下 如果缺少磷酸钠则仅仅得到纳米片。同时用氨水或氢氧化钠代替水合肼则得 不到纳米棒。附图说明图1为实施例1所制备的层片状Co(OH)2纳米棒(a)和和实施例4制备 的层片状0)304纳米棒(b)的XRD图谱。图2为实施例1制备的层片状Co(OH)2纳米棒的SEM (a)和TEM (b) 照片，图b中的插图为其SAED图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水热制备层片状Ｃｏ（ＯＨ）↓［２］或Ｃｏ↓［３］Ｏ↓［４］纳米棒的方法，其特征在于：以水合肼和磷酸钠为结构导向剂控制产品形貌，以硝酸钴为原料，水合肼又充当反应物和抗氧化剂，通过１２０－１８０℃水热法制备层片状Ｃｏ（ＯＨ）↓［２］纳米棒，然后在２００－４００℃温度下煅烧而制成Ｃｏ↓［３］Ｏ↓［４］纳米棒。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高濂，孙静，邵永正，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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