[发明专利]一种NiO纳米线的制备方法及磁场热处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种NiO纳米线的制备方法。本发明还涉及一种热处理装置，特别涉及一种磁场热处理装置，具体涉及一种用于所述NiO纳米线的制备方法的热处理装置。

背景技术

氧化镍(NiO)纳米材料是一种禁带宽度较大的P-型半导体功能材料，具有优异的催化活性、超顺磁性、热敏性能和电学性能，在催化剂、电池电极、电化学电容器、电子元件、光电转化材料、磁性材料、功能陶瓷、热敏元件和气敏传感器等领域具有非常广泛的应用前景。近年来，各种形状的NiO纳米晶已被合成，如：NiO纳米颗粒、NiO花型结构、NiO纳米链、NiO纳米棒、NiO纳米纤维、NiO纳米线和NiO纳米薄膜等。其中，NiO纳米线因具有独特的一维结构尺寸和奇特的物理化学特性，从而在理论研究和技术应用方面具有很重要的意义。然而，由于NiO纳米线的制备工艺复杂、成本高昂、产率较低、环境污染严重，尤其是NiO纳米线的强度较低、容易断裂，阻碍了其进一步的发展和应用，使得一维P-型半导体功能材料的一维优越特性难以在应用上体现。因此，研制和开发一种工艺简单、成本低廉、可工业化批量生产，且绿色环保的NiO纳米线的制备方法具有很大的现实意义。

经对现有的文献检索发现，申请号为02156897.9，公开号为CN1413946A的中国专利申请，记载了“一种氧化镍纳米线的合成方法”，其中公开了一种利用氧化铝模板(AAO)的微孔结构制备NiO纳米线的方法，此方法的制备步骤包括AAO模板的制备、镍盐溶液的配置、AAO微孔的镍盐填充、惰性气氛焙烧、碱液除AAO模板，最后得到NiO半导体纳米线。在制备工艺流程中，AAO模板的酸液制备需要多个步骤进行精确控制微孔尺度，模板的碱液去除也需要精确控制溶液的温度、PH值、时间和均匀度，其工艺极为复杂且难以规模化批量生产，再加上酸液、碱液的排放将会对环境造成很大的影响。在去除模板的过程中，碱液对NiO纳米线的腐蚀使得纳米线的强度大为降低，半个小时的超声处理使得纳米线断裂为较短的纳米棒或者纳米颗粒。因此，对于这种工艺复杂、成本高昂、环境污染严重，且制备得到的NiO纳米线强度较低的制备方法，需要进一步的提高和改善。

进一步检索发现，瑞士期刊《Sens.Actuators B：Chem.(传感器与执行器B)》(2011，doi：10.1016/j.snb.2011.04.028)中篇名为《Synthesis and enhanced gas-sensing properties of ultralong NiO nanowires assembled with NiO nanocrystals(NiO纳米晶组装的NiO纳米线的合成及其气敏性能的提高)》的论文(作者B.Liu、H.Q.Yang、H.Zhao等人)，公开了将高压釜反应后的含镍产物进行热处理制得NiO纳米线的方法。该方法首先将氯化镍、草酸钠和乙二醇在密封不锈钢高压釜220℃保温12小时，然后自然冷却至室温，再将产物离心分离、清洗、烘干后产物在马沸炉400℃热处理2小时。此制备过程复杂，且反应需在高压环境中进行，再加上工艺生产周期长(需24小时才能制备一炉样品)，很难实现工业化生产。

申请号为200910068368.0，公开号为CN101525161A的中国专利申请，记载了“一种制备氧化镍一维纳米材料的方法”，其中公开了一种将有机络合剂与镍盐混合溶液进行高温退火制备NiO纳米线的方法。即将如明胶、壳聚糖、环糊精、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇之类的有机络合物与镍盐按一定比例配置为溶液，再将基板浸泡于此溶液中进行逐步高温(550℃左右)退火制得半导体纳米线。此方法使用的有机络合物均带有羟基、羧基、氨基等官能团，使得制备的NiO纳米线表层被这些有机官能团紧密包覆，很难清洗和去除。同时，NiO纳米线正是由这些官能团将纳米颗粒组装而成，因此在去除这些有机官能团后，NiO纳米线将会分裂为纳米团簇或纳米粒子。

发明内容

本发明的第一方面目的在于提出一种NiO纳米线的制备方法，以解决现有的NiO纳米线制备方法工艺复杂、成本高昂、无法量化生产、环境污染严重的技术问题。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题，达到本发明的目的。

一种NiO纳米线的制备方法，其特征在于，将Ni纳米线置于磁场环境中进行热处理，以得到所述NiO纳米线。进一步，所述热处理是退火处理。

在实施本发明所述的NiO纳米线的制备方法时，优选地，包括以下步骤：

a)将Ni纳米线置于磁场环境中；

b)在磁场环境下进行升温；

c)在磁场环境下进行保温；