本发明专利技术涉及一种微波溶剂热法制备多层次α－Ｎｉ（ＯＨ）２或ＮｉＯ纳米晶的方法。特征在于以采用任意镍盐（如Ｎｉ（ＮＯ３）２.６Ｈ２Ｏ，Ｎｉ（Ａｃ）.４Ｈ２Ｏ，ＮｉＣｌ２.６Ｈ２Ｏ等）为单独原料，一种常温液态饱和一元醇为单独溶剂（如乙醇，异丙醇，正丙醇等），在１５０℃反应温度和１５ｍｉｎ反应时间，进行溶剂热反应得到尺寸均一的α－Ｎｉ（ＯＨ）２多层次纳米结构；经过煅烧工艺即可得到形状保留的多孔ＮｉＯ多层次纳米晶。本发明专利技术还可适用于其他多层次过渡金属氢氧化物、氧化物纳米晶的制备。本发明专利技术克服了以往制备的多层次ＮｉＯ纳米晶的方法往往需要额外的软硬模板或沉淀控制剂辅助的缺点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种微波溶剂热法制备多层次α -Ni (OH)2或NiO纳米晶的方法，更确 切地说提供一种无需任何无模板剂和沉淀剂的微波溶剂热法制备α "Ni (OH) 2和NiO花状 纳米晶的方法，可用于能量存储，光催化、环境保护、磁性半导体等，属于纳米材料领域。
技术介绍
近年来，控制合成多层次纳米材料(hierarchical nanomaterials) 一直是材料科 学研究的热点之一。由于其具有的一些特殊的物理化学性质，如大的比表面积、功能化表面 等，因此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，而且将会在电磁 学、电子学、催化和能源存储方面有很好的应用前景。NiO作为重要的功能性氧化物材料，在能量存储，光催化、环境保护、磁性半导体等 领域具有广泛的应用。已有的NiO纳米晶合成策略主要有Ni-有机配体中间体分解法， 这种策略合成的NiO纳米结构受限于有机配体的线性分子结构特征，因此合成的NiO通 常为棒状或线状结构(Song, X. F. et al，J. Am. Ceram. Soc.，2008，91，3465.)。碳热还原 策略，这种策略通过碳球做模板剂，同时充当还原剂，将镍阳离子还原为液态单质镍，包覆 在模板表面，再氧化成NiO，能够得到微米级尺寸的空心八面体(Wang，X. et al, Crystal Growth&Design, 2007，7，2415)。但是这种策略得到产物形貌单一，产物颗粒尺寸通常在微 米级，比表面积小。第三种是M(OH)2前驱体分解策略，首先制备M(OH)2纳米结构，然后通 过热分解，能够得到NiO材料。M (OH)2本身具有优异的电化学性能，能够应用在充电式碱 性电池中充当电极材料。因此通过Ni (OH)2先驱体分解策略，可以选择得到两种功能材料 粉体。Ni (OH)2有两种多形体，α-Ni (OH)2和β-Ni (OH)2.两者都具有六方层状结构。但是 不同于完全化学计量比的β-Ni (OH)2, 0-附(0!1)2是0!1_缺失相，利用层间阴离子和配位水 分子平衡电价达到电中性。正是由于其独特的层状结构，使得a-Ni(0H)2* 0_附(0!1)2相 比，具有更优异的电化学性能，但由于容易发生相转变成为β相，因此a-Ni(0H)2更难于 合成，而且由于α相特殊的离子插层结构，使得其C轴方向的晶格间距要远远大于β相， 因此很难控制得到三维有序的多层次纳米结构。目前，成功的合成三维有序的a -Ni (OH)2多层次纳米结构的报道有，Jeevanandam 采用尿素作为沉淀剂，超声加热，合成出棉絮状a-Ni (OH)2，但是产物团聚严重，尺寸分散 性差(1-5 μ m) (Jeevanandam, P. et al, Nano Letters, 2001，1，263)。Liu 采用环六亚甲 基四胺(HMT)作为稳定剂和沉淀控制剂，利用水热反应，得到花状α-Ni (OH)2，但是产物尺 寸大(5-10 μ m)，而且研究没有给出比表面积数据((Liu, H. J. et al, Mater. Chem. Phys.， 2004，87，81.) ；Xu在乙醇和水的混合溶剂中制备出尺寸较均一的α-Ni (OH)2花状纳米 结构，但是必须依靠沉淀控制剂尿素对产物的形貌进行控制(Xu，L.P.et al, Chemistry ofMaterials, 2008, 20, 308) ；Liu, B. H. et al, J. Phys. Chem. B, 2006,110,4039.) 因此，目 前仍然没有不依赖任何软硬模板或沉淀控制剂制备三维有序的多层次α "Ni (OH)2及NiO 纳米晶的报道。因此寻求低成本，简单有效的制备多层次α-Ni (OH)2及NiO纳米晶具有重要的理论和现实意义。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种微波溶剂热法制备多层次α -Ni (OH)2或NiO纳米的的 简单方法，旨在克服现有的工艺方法必须辅助软硬模板或沉淀控制剂的缺点。本专利技术提供 了一种简单快速的微波溶剂热法合成多层次α -Ni (OH)2或MO纳米结构的方法，并且设备 简单，使用安全，环境友好。本专利技术是这样实施的以常温液态饱和一元醇充当溶剂，以可溶性的镍盐为唯一 原料，采用微波溶剂热反应，通过化学自组装过程制备多层次α "Ni (OH)2纳米结构，然后进 一步煅烧得到形状保留的多孔NiO花状纳米晶；整个制备方法无需任何软硬模板或沉淀控 制剂，即可得到尺寸均一，无团聚，比表面积大的多层次α -Ni (OH)2或多孔NiO两种纳米 材料；所述的常温液态饱和一元醇为乙醇，异丙醇或正丙醇；所述的可溶性镍盐为硝酸镍 Ni (NO3)2 · 6Η20，醋酸镍 Ni (Ac)2 · 4Η20，氯化镍 NiCl2 · 6Η20 或硫酸镍 NiSO4 · 6Η20。本专利技术 提供的α "Ni (OH)2或NiO纳米晶的制备工艺，其具体步骤为(1)多层次α -Ni (OH)2纳米晶制备工艺(a)首先将Ni (NO3)2 · 6H20溶解在乙醇中，Ni (NO3)2 · 6H20在每毫升乙醇中的加入 量是 0. 067-6. 7mmol。(b)步骤a制得的溶液磁力搅拌5-30min，搅拌的转速为100-2000转/分，制成前驱液。(C)然后将步骤b制备的前驱液转移到50mL Teflon微波反应容器中(微波反应 设备MDS-6，新仪微波化学科技有限公司，上海)，并在120-180°C下加热15min-lh，自然冷 却，得到绿色沉淀物。(d)步骤c得到的沉淀物高速离心分离，高速离心分离的速度为4000-6500转/ 分。(e)将步骤d得到的沉淀物使用去离子水或无水乙醇各洗涤2-5次，去除表面的吸 附的残留离子。(f)将步骤e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。得到多层次α-Ni (OH)2纳米晶。(2)多孔NiO多层次纳米晶将(1)所制备的绿色产物放入包括马弗炉在内的加 热炉中在300-400°C煅烧，时间为l_2h，制得黑灰色的多孔MO多层次纳米晶粉体；加热煅 烧速率为0. 5-2 0C /min。本专利技术的目的在于提供一种微波辅助制备多层次α -Ni (OH)2和NiO纳米晶的方 法，其特点在于(1)所用的原料简单，采用单一镍源，如硝酸镍(Ni(NO3)2 ·6Η20)，结合单一单一饱 和一元醇溶剂，如乙醇，此外再无其他任何模板剂或沉淀控制剂辅助。所述的镍盐可扩展到 其他镍盐与一元醇溶剂组合，如醋酸镍_异丙醇，同样可制备出多层次α "Ni (OH) 2和NiO纳 米晶。(2)快捷的微波加热工艺，如只需要150°C加热15min，就可以得到尺寸均一，形貌 规整的多层次α-Ni (OH)2纳米晶。5(3)改变煅烧温度可以灵活的控制NiO纳米晶的结晶度和尺寸，产物NiO纳米晶是 由无数尺寸均一的NiO纳米颗粒有序堆砌而成花状结构，这种多孔纳米结构具有比表面积 大，孔尺寸分布窄的特点。(4)所述的方法也同样适用于多种过渡金属氧化物的制备，如将原料中的镍源 Ni (NO3) 2 · 6H20替换为Co (NO3) 2 · 6H20或本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微波溶剂热法制备多层次α－Ｎｉ（ＯＨ）↓［２］或ＮｉＯ纳米晶的方法，其特征在于：以常温液态饱和一元醇充当溶剂，以可溶性的镍盐为唯一原料，采用微波溶剂热反应，通过化学自组装过程制备多层次α－Ｎｉ（ＯＨ）↓［２］纳米结构，然后进一步煅烧得到形状保留的多孔ＮｉＯ花状纳米晶；整个制备方法无需任何软硬模板或沉淀控制剂，即可得到尺寸均一，无团聚，比表面积大的多层次α－Ｎｉ（ＯＨ）↓［２］或多孔ＮｉＯ两种纳米材料；所述的常温液态饱和一元醇为乙醇，异丙醇或正丙醇；所述的可溶性镍盐为硝酸镍Ｎｉ（ＮＯ↓［３］）↓［２］.６Ｈ↓［２］Ｏ，醋酸镍Ｎｉ（Ａｃ）↓［２］.４Ｈ↓［２］Ｏ，氯化镍ＮｉＣｌ↓［２］.６Ｈ↓［２］Ｏ或硫酸镍ＮｉＳＯ↓［４］.６Ｈ↓［２］Ｏ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高濂，任仰，
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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