一种纳米硼酸镍晶须的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米硼酸镍晶须的制备方法，通过溶胶－凝胶法制备，所述的制备包括如下步骤：（１）将无机镍盐、硼酸、柠檬酸，按物质的量比１∶１～１０∶１～１０的比例加水配置成水溶液，并控制所述的水溶液中无机镍盐的浓度为０．１～２．０ｍｏｌ／Ｌ，在室温下搅拌２～７２小时，然后在４０～３００℃下烘干，得到咖啡色干凝胶；（２）将所述步骤（１）中得到的干凝胶在空气氛围下于５００～１５００℃煅烧２～７２小时，得到绿色粉状物；（３）将步骤（２）中得到的绿色粉状物经后处理制得如Ｎｉ３Ｂ２Ｏ６所示的纳米硼酸镍晶须。与传统熔盐法相比，本方法具有配方简单、易操作、产率高及煅烧温度相对较低等优点，有利于实现工业化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是用溶胶凝胶法制备纳米硼酸 镍晶须的方法。
技术介绍
无机材料在国民经济和国防建设中均占有重要地位，晶须作为一种单晶材料，结 构近乎完整，其强度和模量接近理论值，同时，它具有较高的长径比，类似短纤维，是一种很 好的强化增韧改性材料。在众多晶须材料中，硼酸盐晶须具有原料丰富、性价比高、应用广 泛的特点，在铝、镁及合金、塑料复合材料、高分子材料和工程塑料等有广阔的应用前景，以 提高其抗压、抗拉能力、增强粘结能力和抗腐蚀性等，在航空航天、新型陶瓷及生物材料等 领域也具有广泛用途。因此，硼酸盐晶须作为一种高性价比的晶须产品，是新型增强材料潜 在的有力竞争者，有望在复合材料领域得到广泛应用。到目前为止，硼酸盐晶须材料已经有多种方法制备出来，如化学气相沉积法、高温 固相法、水热法等。但这些方法存在很多缺陷如设备复杂，制备条件苛刻(必须在惰性气 体保护下进行)，产率不高，产物形貌不一致(维度分布分散)。溶胶-凝胶法是制备纳米 材料的一种重要方法，由于制得的纳米粒子具有化学均勻性好，纯度高，颗粒细等优点，越 来越受到重视。中国专利CN1559983A、CN1559899A及CN101585544A采用溶胶-凝胶法制 备了 Mg2B2O6或Al4B2O9Al18B4O33纳米晶须，该方法得到的纳米晶须具有产量大，形貌均勻及 结晶好等优点。硼酸镍晶须具有耐高温、耐酸碱、抗化学腐蚀、耐药性、中子吸收性能、热绝缘和电 绝缘等优异性能，有非常广阔的开发和应用前景。日本专利JP4280899A以镍硫酸盐、硼酸 及碱金属的硫酸盐复盐为原料，采用熔盐法可以得到直径0. 2 0. 3 μ m，长径比在10 100的晶须，但仍然存在配方复杂、焙烧温度过高、收率低等缺点，无法实现工业化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种简单工艺、成本低廉、无污染的纳米硼酸镍晶须的制备 方法。为实现以上目的，本专利技术的技术方案如下—种纳米硼酸镍晶须的制备方法，通过溶胶_凝胶法制备，所述的制备包括如下 步骤(1)将无机镍盐、硼酸、柠檬酸，按物质的量比1 1 10 1 10的比例加水配置 成水溶液，并控制所述的水溶液中无机镍盐的浓度为0. 1 2. Omol/L,在室温下搅拌2 72小时，然后在40 300°C下烘干，得到咖啡色干凝胶；(2)将所述步骤(1)中得到的干凝 胶在空气氛围下于500 1500°C煅烧2 72小时，得到绿色粉状物；(3)用0. 1 1. Omol/ L盐酸或热的去离子水洗涤步骤(2)中得到的绿色粉状物至洗液中三氧化二硼消失，再用 去离子水洗涤，过滤，滤饼在40 200°C干燥，制得如Ni3B2O6所示的纳米硼酸镍晶须。本专利技术所述可溶于水的无机镍盐为硝酸镍、硫酸镍或氯化镍。本专利技术所述的步骤(1)的水溶液中，所述的硼酸浓度为0. 1 2. 0mol/Lo本专利技术所述步骤(3)中用去离子水洗涤至杂质除尽，即先以0. 1 1. Omol/L盐酸 或热的去离子水洗涤所述的绿色粉状物3 4次，再以去离水洗涤。本专利技术用来洗涤的热 的去离子水通常指60 100°C的去离子水。本专利技术所述无机镍 盐、硼酸和柠檬酸的物质的量比优选为1 1 4 1 4。优选的，本专利技术所述步骤(1)的在室温下搅拌8 24小时，所述步骤(1)的烘干 温度为120 150°C，所述步骤(2)中的煅烧温度为750 950°C，所述步骤(3)中滤饼的 干燥温度为100 120°C。本专利技术所述步骤(3)中用0. 1 1. Omol/L盐酸或热的去离子水洗涤所述的绿色 粉状物3 4次，直至杂质洗尽，经专利技术人多次验证，在用0. 1 1. Omol/L盐酸或热的去离 子水洗涤3 4次后的洗涤水，做XRD表征，谱图上显示只有Ni3B2O6晶体衍射峰，无三氧化 二硼等杂质。具体的，本专利技术所述的纳米硼酸镍晶须通过溶胶-凝胶法制备，所述的制备按如 下步骤进行(1)取无机镍盐、硼酸、柠檬酸，按物质的量比为1 1 4 1 4的比例加 水配成溶液，并控制所述的水溶液中无机镍盐的浓度为0. 1 2. Omol/L，所述的硼酸浓度 为0. 1 2. Omol/L，在室温下搅拌8 24小时，然后在120 150°C下烘干，得到咖啡色干 凝胶；(2)将所述步骤(1)中得到的干凝胶在空气氛围下于750 950°C煅烧4 20时， 得到绿色粉状物；(3)用0. 1 1. 0mol/L盐酸或热的去离子水洗涤所述步骤(2)中得到的 绿色粉状物3 4次，再用去离子水洗涤直至洗液中三氧化二硼消失，过滤，100 120°C干 燥，制得如Ni3B2O6所示的纳米硼酸镍晶须。本专利技术制备纳米硼酸镍晶须具有产物晶型完整、尺寸分布较均勻及纯度高等特 点。通过改变镍盐、柠檬酸和硼酸的物质的量比及焙烧温度，制备出不同尺寸的纳米Ni3B2O6 晶须，扩大了硼酸镍晶须应用前景。与传统熔盐法相比，本方法具有配方简单、易操作、产率 高及煅烧温度相对较低等优点，有利于实现工业化。附图说明图1实施例1纳米硼酸镍晶须的XRD图。图2实施例1纳米硼酸镍晶须的SEM图。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于 此。实施例1 分别称取0. 7269gNi (NO3)3 · 6Η20、0· 4637g H3BO3 溶解于 50ml 蒸馏水中，后加入 2. 6268g柠檬酸，磁力搅拌使溶液混合均勻，在室温下搅拌4小时后，将混合液在烘箱中 120°C烘干，得到咖啡色凝胶，将凝胶于750°C下焙烧4h，得到绿色粉体，用0. lmol/L盐酸洗 涤4次，洗液做XRD表征，谱图上显示只有Ni3B2O6晶体衍射峰，无三氧化二硼等杂质，再用 去离子水洗涤一次，过滤，滤饼100°C下干燥得到Ni3(BO3)2晶须。经XRD检测，如附图1所 示，所得Ni3 (BO3) 2为纯物质，无三氧化二硼等杂质；经TEM检测，如附图2所示，晶须尺寸均勻分布，直径为150-250nm，长度在1 2 μ m。实施例2:分别称取0. 7281gNi (NO3)3 · 6Η20、0· 3092g H3BO3 溶解于50ml 蒸馏水中，后加入 2. 6159g柠檬酸，磁力搅拌使溶液混合均勻，在室温下搅拌8小时后，将混合液在烘箱中 150°C烘干，得到咖啡色凝胶，将凝胶于750°C下焙烧10h，得到绿色粉体，直接用60°C的离 子水洗涤3次，直至洗液做XRD表征，谱图上显示只有Ni3B2O6晶体衍射峰，无三氧化二硼等 杂质，再用去离子水洗涤一次，过滤，100°C下干燥得到Ni3(BO3)2晶须，经TEM和XRD检测 Ni3(BO3)2为单晶结构，晶须尺寸均勻分布，直径为50-100nm，长度在400 800nm。实施例3 分别称取0. 6572gNiS04 · 6Η20、0· 4637g H3BO3溶解于50ml蒸馏水中，后加入 2. 6458g柠檬酸，磁力搅拌使溶液混合均勻，在室温下搅拌16小时后，将混合液在烘箱中 110°C烘干，得到咖啡色凝胶，将凝胶于850°C下焙烧12h，得到绿色粉体，用0. lmol/L盐酸 洗涤3次，直至洗液做XRD表征，谱图上显示只有Ni3B2O6晶体衍射峰，无三氧化二硼等杂质， 再本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米硼酸镍晶须的制备方法，其特征在于通过溶胶－凝胶法制备，所述的制备包括如下步骤：（１）将无机镍盐、硼酸、柠檬酸，按物质的量比１∶１～１０∶１～∶１０的比例加水配置成水溶液，并控制所述的水溶液中无机镍盐的浓度为０．１～２．０ｍｏｌ／Ｌ，在室温下搅拌２～７２小时，然后在４０～３００℃下烘干，得到咖啡色干凝胶；（２）将所述步骤（１）中得到的干凝胶在空气氛围下于５００～１５００℃煅烧２～７２小时，得到绿色粉状物；（３）用０．１～１．０ｍｏｌ／Ｌ盐酸或热的去离子水洗涤步骤（２）中得到的绿色粉状物至洗液中三氧化二硼消失，再用去离子水洗涤，过滤，滤饼在４０～２００℃干燥，制得如Ｎｉ↓［３］Ｂ↓［２］Ｏ↓［６］所示的纳米硼酸镍晶须。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈爱民，胡锋超，倪哲明，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]