本发明专利技术属于纳米材料合成技术领域，涉及利用溶剂热法制备形貌均一微球的方法，尤其涉及一种溶剂热法制备多孔道四氧化三钴花状微球的方法。本发明专利技术是将硝酸钴、硝酸铜、乙二醇和氨水混合均匀并转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，经高温溶剂热反应后，将溶剂热产物离心分离、洗涤、真空干燥后在管式炉内煅烧制得。本发明专利技术用乙二醇作为溶剂，利用溶剂热合成方法制备出产率较高形貌均一的四氧化三钴纳米材料，具有化学稳定性较好等优点，可用于制备蓄电池的电极材料和制氢材料。本发明专利技术工艺简单，重现性好，所用钴源为钴的无机化合物，价廉易得，成本低，符合环境要求，该方法无需陈化等前处理，合成温度较低，从而减少了能耗和反应成本，便于批量生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米材料合成
，涉及利用溶剂热法制备形貌均一微球的方法，尤其涉及一种。
技术介绍
无机纳米材料的结构形貌和尺寸调控一直吸引着研究者们的广泛关注，目的是使材料性能更优异。近年来，多孔无机材料在材料研究中已得到特别的关注，这主要是由于其在不同的领域具有潜在的应用前景。最近孔状材料以其在催化、传感器、燃料电池、超级传导器等领域的潜在应用成为了研究热点。如锂离子电池、离子交换和催化过程等。作为重要的过渡金属氧化物半导体材料的氧化钴(CoO)具有2. 4ev的光学带隙，而光学带隙在1.48ev至2. 19ev的Co3O4，因其在传感器、非均相催化、磁性材料、太阳能吸收、超级电容器、锂离子电池的材料等方面的潜在应用，近几年已经有了广泛的研究。由于其电容量有较高的理论值，纳米结构的Co3O4被普遍认为是下一代锂离子电池的电极材料。因此，大量的研究工作已经转向设计和合成新颖性能优异的纳米结构Co304。氧化钴在催化反应、Li离子电池、传感器以及超级电容领域的应用广泛，各种形貌的Co3O4纳米材料已经被成功合成出来，包括纳米线、纳米棒、纳米立方体、纳米球、纳米花以及纳米片。报道的合成方法也有很多，像高温元素直接合成、微波辅助回流法、微乳法、溶剂/水热法等等。直至今天，已经有各种合成不同形貌的理想的微纳米的钴的氧化物了。但是传统的合成三维结构材料的方法需要各种模板，而这些模板不容易除去，这严重影响了合成材料的性能。因此，开发出简易的通过无模板的方法来合成三维材料是十分必要的。但是，发展一种简单且可靠的合成方法制备有特定组成且形貌可控的孔状材料仍然是很大难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种工艺简单、合成温度较低的四氧化三钴花状球的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是将硝酸钴、硝酸铜、乙二醇和氨水混合均匀并转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，经高温溶剂热反应后，将溶剂热产物离心分离、洗涤、真空干燥后在管式炉内煅烧制得。，包括如下步骤步骤A、将硝酸钴和硝酸铜加入到乙二醇中，混合均匀；步骤B、再加入氨水，搅拌成均匀混合体系；步骤C、将混合体系转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在16(T20(TC恒温12h，自然冷却后得到溶剂热产物；步骤D、将上述得到的溶剂热产物进行离心分离，离心后的固体产物用无水乙醇和去离子水分别洗涤3次；步骤E、将所述的固体产物在真空干燥箱内6(T80°C干燥6 12h得到前驱物；步骤F、将所述前驱物置于管式炉内以N2保护300 500°C煅烧3h。在本专利技术的一个优选例中，所述的反应物按照硝酸钴硝酸铜乙二醇氨水的比例为 2mol 0. 5 Imol 35L :1 2L 混合。在本专利技术的又一优选例中，所述步骤B中氨水的重量百分比浓度为25 28wt%。本专利技术参与反应的试剂均为分析纯，市售。按照本专利技术公开的方法制得的多孔道四氧化三钴花状微球，是由厚度为l(T20nm的四氧化三钴纳米片自组装形成，花状微球的直径为O. 8^1. 2微米。本专利技术中氧化钴(Co3O4)结构由X-射线衍射仪确定，X-射线衍射图谱表明，由液相反应与自组装技术相结合技术制备的氧化钴(Co3O4)为尖晶石结构，图谱中没有其它物质的峰存在，说明产物为纯相Co304。场发射扫描电镜测试表明，液相反应与自组装技术相结合制备的氧化钴(Co3O4)花状球的直径O. 8^1. 2微米，是由厚度为l(T20nm的纳米片自组装形成。有益效果本专利技术用乙二醇(EG)作为溶剂，利用溶剂热合成方法制备出产率较高形貌均一的四氧化三钴纳米材料，该材料具有化学稳定性较好等优点，可用于制备蓄电池的电极材料和制氢材料。本专利技术工艺简单，重现性好，且所用钴源为钴的无机化合物，价廉易得，成本低，硝酸钴溶解度高，符合环境要求，由于该方法不需要陈化之类的前处理，合成温度较低，从而减少了能耗和反应成本，便于批量生产。附图说明图I实施例I制得四氧化三钴微米花状球的X-射线衍射图谱(XRD)。图2实施例I制得四氧化三钴微米花状球的能谱图(EDS)。图3实施例I制得四氧化三钴微米花状球的场发射扫描电镜图(FESEM)。具体实施例方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例I四氧化三钴(Co3O4)微米花状球的制备步骤如下a、将2mmol硝酸钴将入到35mlEG中，按硝酸钴硝酸铜为2:1的比例加入硝酸铜，并进行持续的搅拌，直至溶液均匀；b、再加入2ml的氨水(25 28wt%),搅拌至均勻；C、转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在180°C下恒温12小时，然后自然冷却，得到水热产物；d、将上述得到的水热产物进行离心分离，用无水乙醇和去离子水分别洗涤3次；e、将离心后的产物在真空干燥箱内60°C下干燥12h即得到前驱物；f、把前驱物在管式炉内以N2作保护500°C下煅烧3h得到最终产物。Co3O4微米花状球产物的XRD见图1，EDS图谱见图2，不同形貌产物的FESEM图像见图图I中各衍射峰的位置和相对强度均与JCPDS卡片(42-1467)相吻合，表明产物为尖晶石的Co3O4, XRD图谱中没有其它衍射杂峰，说明本专利技术提出的液相-自组装法制备出Co3O4的物相是纯的。从图2中能谱图可以看出合成的物质只含有氧和钴元素。(铜是作为基底存在的，可从XRD分析排除铜的存在)。从图3可以看出制备出的四氧化三钴(Co3O4)微米花状球是由厚度约为l(T20nm的薄片自组装所形成直径为O. 8^1. 2微米微球。实施例2四氧化三钴(Co3O4)微米花状球的制备步骤如下a、将2mmol硝酸钴将入到35mlEG中，按硝酸钴硝酸铜为2:1的比例加入硝酸铜，并进行持续的搅拌，直至溶液均匀；b、再加入Iml的氨水(25 28wt%),搅拌至均勻；C、转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在180°C恒温12h，然后自然冷却，得到水热产物；d、将上述得到的水热产物进行离心分离，用无水乙醇和去离子水分别洗涤3次；e、将离心后的产物在真空干燥箱内60°C干燥12h即得到前驱物；f、把前驱物在管式炉内以N2作保护500°C煅烧3h得到最终产物。实施例3四氧化三钴(Co3O4)微米花状球的制备步骤如下a、将2mmol硝酸钴将入到35mlEG中，按硝酸钴硝酸铜为2:1的比例加入硝酸铜，并进行持续的搅拌，直至溶液均匀；b、再加入2ml的氨水(25 28wt%),搅拌至均勻；C、转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在160°C恒温12h，然后自然冷却，得到水热产物；d、将上述得到的水热产物进行离心分离，用无水乙醇和去离子水分别洗涤3次；e、将离心后的产物在真空干燥箱内60°C干燥12h即得到前驱物；f、把前驱物在管式炉内以N2作保护500°C煅烧3h得到最终产物。实施例4四氧化三钴(Co3O4)微米花状球的制备步骤如下a、将2mmol硝酸钴将入到35mlEG中，按硝酸钴硝酸铜为2:1的比例加入硝酸铜，并进行持续的搅拌，直至溶液均匀；b、再加入2ml的氨水(25 28wt%),搅拌至均勻；C、转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在200°C恒温12h，然后自然冷却，得到水热产物；d、将上述得到的水热产物进行离心分离，用无水乙醇和去离子水分别洗涤本文档来自技高网...
【技术保护点】
溶剂热法制备多孔道四氧化三钴花状微球的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤A、将硝酸钴和硝酸铜加入到乙二醇中，混合均匀；步骤B、再加入氨水，搅拌成均匀混合体系；步骤C、将混合体系转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在160～200℃恒温12h，自然冷却后得到溶剂热产物；步骤D、将上述得到的溶剂热产物进行离心分离，离心后的固体产物用无水乙醇和去离子水分别洗涤3次；步骤E、将所述的固体产物在真空干燥箱内60～80℃干燥6~12h得到前驱物；步骤F、将所述前驱物置于管式炉内以N2保护300~500℃煅烧3h。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：施伟东，蒋金辉，张坤，孙绍芳，吴亚帆，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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