[发明专利]一种铈掺杂NiO分级结构微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属催化剂材料领域，涉及一种分级结构微球的制备方法，具体地说，是涉及铈掺杂NiO分级结构微球的制备方法，更具体地说，是涉及一种结构规整、大小均匀的铈掺杂NiO分级结构微球的制备方法。

背景技术

氢氧化镍（尤其是α–Ni(OH)₂）是重要的电池电极材料，在二次电池中有重要的应用。氧化镍(NiO)是一种重要的半导体材料，在工业上主要用作生产电池电极、催化剂、磁性材料、半导体(如压敏、热敏电阻)、镍锌铁氧体、玻璃及陶瓷着色料的粉末原料。氧化镍作为催化剂在烃类转化、重油氢化、催化燃烧、处理有机废水等过程中有很好的催化作用。

纳米催化剂由于晶粒尺寸小、比表面积高和表面微结构在纳米尺度上的可调性，使其具有区别于传统材料的优异的物理化学性能。但随着研究的深入，人们发现纳米催化剂颗粒小，热力学不稳定，在使用过程中易于团聚凝结使颗粒长大，降低其催化活性。将纳米催化剂组装成粒径在微米亚微米尺度的分级结构微球，既能保持纳米催化剂颗粒的尺寸和特定形状，又能大大提高纳米催化剂的分散稳定性，还具有较大的比表面积，是获得特殊凝聚状态的催化剂、改变纳米催化剂表面（界）面性能的一条有效途径。

作为贵金属催化剂的替代产品，价格低廉的过渡金属及其氧化物催化剂或稀土元素与过渡金属复合氧化物催化剂的研究开发成为研究热点，例如，NiO-CeO₂，CeO₂-Fe₂O₃-ZrO₂复合氧化物催化剂用于柴油车尾气炭烟氧化具有很高的活性。尽管稀土元素与过渡金属的复合氧化物催化剂已有研究报道，但目前还没有稀土掺杂Ni(OH)₂或NiO分级结构催化剂制备的报道。中国专利CN101985367A公布了一种微波溶剂热法制备多层次结构α–Ni(OH)₂或NiO纳米晶的方法。中国专利CN102126762A公开了一种乙二醇中溶剂热反应制备NiO纳米花状微球的制备方法。本发明提出一种铈掺杂α-Ni(OH)₂和NiO分级结构微球的制备方法，以期研究其新颖的催化性能，对开发α-Ni(OH)₂或NiO基新型功能材料也具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种铈掺杂α-Ni(OH)₂或NiO分级结构微球的制备方法。本发明的进一步目的是提供一种铈掺杂NiO分级微球结构催化剂材料的制备方法。

本发明的上述目的是通过下属的技术路线和措施来实现的：

一种铈掺杂NiO分级结构微球的制备方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

（1） 将0.05～0.1 mmol硫酸镍，溶解于去离子水中，然后在室温搅拌的状态下加入1%～10%（质量比）的硝酸铈铵充分混合，再量取0.2～0.4 ml的乙二胺，搅拌10 min使其完全溶解，以保证反应物混合均匀； 

（2）然后依次加入0.1 g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、0~0.04 g C₉-AA两亲无规共聚物、0.2～0.4 g NaOH，搅拌下溶于水中；

（3）将上述混合液转移到具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封，在180 ℃下反应16～24 h，得到含有铈掺杂α-Ni(OH)₂的混合液；

（4）将上述含有铈掺杂α-Ni(OH)₂的混合液冷却后，在离心转速为3000-4000 r/min下离心分离，离心时间为5-10 min。倒掉上层液体，将得到的沉淀物用水和乙醇重复洗涤，再放入60-90 ℃干燥箱中干燥，得到铈掺杂α-Ni(OH)₂分级结构微球；

（5）将步骤（4）中得到的铈掺杂α-Ni(OH)₂分级结构微球在马弗炉中300-400 ℃焙烧1-5 h，焙烧加热速率为1℃/min。铈掺杂α-Ni(OH)₂分级结构微球热分解得到形貌规整、可控的铈掺杂NiO分级结构微球，微球的结构形态保持完好。

本发明中，所用硫酸镍为NiSO₄·6H₂O，C9-AA为两亲无规共聚物。