[发明专利]一种具有多级孔道结构的氧化镍的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种金属氧化物的制备方法。

背景技术

氧化镍是一种非常重要的半导体功能材料，由于其独特的电学、磁学及催化特性被广泛应用于电池的电极、催化剂、磁性材料及电化学电容器等领域。氧化镍的制备方法较多,日前主要以液相法为主,包括均匀沉淀法，直接沉淀法，电化学沉积法，沉淀转化法，反胶束法，静电纺丝法，模板法等等。

人们虽然采用各种方法成功制备出了不同形貌的氧化镍材料（包括纳米颗粒、纳米片、纳米线、纳米带、纳米棒、纳米管等），但是高比表面积的氧化物微粒及多级孔道仍然是极富挑战性的研究领域。

生物模板法绿色环保，成本低廉，反应条件温和切易于工业化生产。但生物模板法仍处于初步发展阶段，目前主要的实验手段还是通过金属离子与生物大分子的选择性结合来完成对模板的复制，使得材料有与生物材料相匹配的通透微米孔和丰富纳米孔分级结构，且反应条件温和，可以制得普通化学法无法得到的优美复杂结构，然而在实际中仍存在诸多缺点，如反应的机理无法得到阐明，无法保证材料可控合成和长程有序，生物模板的纯化制备和分离提纯困难等。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、易于控制且重复性好的具有多级孔道结构的氧化镍的制备方法。本发明主要是以卤虫卵壳为硬模板，加入金属盐、乙二醇及聚乙烯吡咯烷酮（PVP），真空干燥后，在马弗炉中煅烧，即得到多级孔道过结构的氧化镍。

本发明的制备方法如下:

(1)将卤虫卵壳清洗干净，球磨6h后分别用浓度为6～12mol/L的HCl、8～18mol/L的H₂SO₄、6～14mol/L的HNO₃、2～6mol/L的KOH浸泡预处理，预处理时间为每种物质2～6h，干燥除去水分，作为硬模板；

(2)按每毫升乙二醇加入聚乙烯吡咯烷酮0.01～0.2g的比例，在乙二醇中加入聚乙烯吡咯烷酮，60～80℃下搅拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解后，恒温继续搅拌20～60min。

(3)按每毫升上述溶液加入0.005～0.2g乙酸镍的比例，在上述溶液中加入乙酸镍，80～100℃继续搅拌0.5～2h，镍离子的浓度为0.001～0.04mol/L。

(4)再将上述处理过的卤虫卵壳加入上述溶液，其比例为每毫升溶液中加入0.01～0.2g卤虫卵壳，在80～100℃下搅拌1～5h后，冷却至室温，离心，倒掉上清液，将得到的沉淀物在80～120℃真空干燥1～12h；

(5)把上述干燥物放在马弗炉中以1～10℃/min的速度升温至400～800℃，并保温4～12h。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、卤虫分布甚广，在世界各大陆的盐湖，盐田等高盐水域中均有分布，原料易于获得，卤虫卵壳本身具有较广泛的孔径分布，具有大孔、介孔、微孔多级孔道规则有序分布的优势。

2、合成的氧化镍具有分布非常均匀的多级孔道结构，大大增加了氧化镍的比表面积。

3、制备方法简单，易于控制且重复性好，产品质量稳定，非常适合大批量生产。可广泛应用电池的电极，催化剂，磁性材料和电化学电容器等领域。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的多级孔道结构的氧化镍的XRD图。

图2是本发明实施例3制备的多级孔道结构的氧化镍的SEM图。

图3是本发明实施例4制备的多级孔道结构的氧化镍的TEM图。

具体实施方式

实施例1

将卤虫卵壳用蒸馏水清洗干净，球磨6小时后，分别用浓度为6mol/L的HCl、8mol/L的H₂SO₄、6mol/L的HNO₃、2mol/L的KOH浸泡预处理，浸泡时间为每种物质2h，干燥除去水分；将0.5g聚乙烯吡咯烷酮溶解于50ml乙二醇中，60℃搅拌20min，加入0.25g乙酸镍，升温至80℃后恒温搅拌0.5h后，加入0.5g上述经过处理的卤虫卵壳，80℃下搅拌1h，冷却至室温，离心，倒掉上清液，将得到的沉淀物在80℃的真空干燥箱中干燥1h，再将得到的干燥物置于马弗炉中以1℃/min的速度升温至400℃，并保温4h，即到得多级孔道结构的氧化镍。如图1所示，制备的多级孔道结构的氧化镍为纯的氧化镍。

实施例2