[发明专利]一种简易NiFe2

说明书

一种简易NiFe₂O₄纳米粉末的生产方法，属于纳米材料制备技术领域。将铁源、燃料和镍源溶于去离子水中，形成混合溶液后加热搅拌，使溶液挥发、浓缩、分解，得到NiFe₂O₄纳米粉末。所述铁源为硝酸铁、硫酸铁、氯化铁可溶性的铁盐；当铁源为硝酸铁时，燃料为甘氨酸、尿素、葡萄糖或柠檬酸氧化剂，铁源与燃料的摩尔比为1:(0.6～3)；以硝酸镍为镍源时，铁源、镍源和燃料的摩尔比为1:(0.2～0.8):(0.6～3)。以硫酸镍、氯化镍等为镍源或以硫酸铁、氯化铁等为铁源时，须加入添加剂硝酸铵；铁源、硝酸铵和镍源的摩尔比为1:(1.2～1.8):(0.2～0.8)。本发明所用原料廉价易得，制备过程简便快捷，工艺能耗少、成本低，得到的NiFe₂O₄纳米粉末，纯度高，颗粒细小，分散性好。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种纳米级NiFe₂O₄材料的生产方法，该方法设备简单，工艺流程短，效率高，成本低，适合工业化生产。

背景技术

化石能源日趋枯竭、环境污染日益严重等问题已经对人类生产生活构成重大威胁，开发和使用无污染的绿色能源成为人类实现可持续发展所必须解决的重要课题。氢能源作为一种清洁、高效的绿色能源在替代传统化石燃料上被寄予厚望，如果能够解决氢的清洁制造和安全使用问题，其有可能成为清洁能源的终极形态。通常制氢的方式有化石燃料重整、直接电解水制氢、两步式热化学循环制氢、太阳能光化学分解水制氢以及太阳能光电化学电池分解水制氢等。化石燃料重整是目前工业制氢的主要路线但该路线能耗较高，且制得的氢气中含有CO₂等杂质，需要进一步分离提纯；在其基础上改进的化学链制氢(Chemical looping Hydrogen，CLH)技术具有纯度较高、无需额外催化剂、工艺简单，环境友好等优点。高活性载氧体是化学链制氢的关键，基于Fe/Ni金属间协同作用构筑的尖晶石型NiFe₂O₄载氧体因其晶格氧传递能力强、产物选择性高、机械稳定性好、价格低廉、环境友好等优点被广泛用于化学链制氢过程。利用高效且成本低廉的催化剂电解水制取和H₂和O₂也被认为是最有前途的制备清洁能源的途径之一，目前商用的OER电催化剂均为贵金属基材料，由于稀缺和价格昂贵等缺点，无法进行大规模的实际应用，因此开发与设计廉价且高效的氧化催化剂是目前电解水制氢领域发展的关键，已证实过渡金属氧化物可表现出较好的OER电催化性能，如钴基氧化物、镍基氧化物和铁基氧化物等。和单一的金属氧化物相比，双金属氧化物NiFe₂O₄及相应的各种纳米结构对OER的催化活性更好，起始电位和过电位更低，且催化性能稳定。此外，NiFe₂O₄在光催化水体处理方面也有广泛应用，光催化降解水体污染物被认为是一种经济、有效的水体除杂工艺。纳米级尖晶石型NiFe₂O₄具有均匀的粒径分布及良好的分散性，它的禁带宽度约为1.5eV，可很好的利用可见光。另外，NiFe₂O₄因具有优异的光电转换效率和良好的光化学稳定性，对甲基橙、罗丹明B和亚甲基蓝等有机染料有较好的光催化降解效果。AgBr与NiFe₂O₄构建复合光催化剂利于可见光的吸收和光生电荷的分离与转移，同时有NiFe₂O₄的强磁性可使该复合材料在外加磁场的作用下轻易地从水体中分离出来，避免造成二次污染。目前NiFe₂O₄纳米粉体的制备方法包括球磨、化学沉积、高温灼烧、水热合成等，这些方法均存在一定的问题，如操作复杂、反应条件严苛、制备时间较长，不利于工业化生产。因此，开发一种操作简便、能耗少、适合工业化生产的制备NiFe₂O₄纳米材料的方法迫在眉睫。

发明内容