專利名稱：納米氧化鎳的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米氧化鎳的制備方法。
背景技術(shù)：
納米氧化鎳具有大的比表面積和孔體積以及大量處于晶界和晶粒內(nèi)缺陷 的中心原子，是廣泛應(yīng)用于電池電極、催化劑、磁性材料和陶瓷著色料等領(lǐng) 域的重要無機材料。納米氧化鎳的顆粒小、比表面積大，抗燒結(jié)能力較弱。
目前，納米氧化鎳的制備大多通過使用表面活性劑實現(xiàn)，制備過程復(fù)雜。 中國發(fā)明專利"固相界面誘導沉淀制備氧化鎳、氧化鈷粉末的方法"(申請?zhí)?br> 200510031532.2)公開了一種制備氧化鎳粉末的方法。首先制備一定濃度的 可溶性鎳鹽水溶液，加入一定量的高分子分散劑如0P、 PVP等，混合均勻后 再一次性或分多次加入一定顆粒度的草酸鹽粉末，調(diào)節(jié)PH值在1.0 5.0之 間，在一定的溫度下反應(yīng)、陳化，再煅燒得到氧化鎳粉末。利用此方法得到 的氧化鎳粉末的粒度在幾個微米左右。中國發(fā)明專利"用于電化學電容器的 氧化鎳及其制備方法"(申請?zhí)?00610019323.0)公布了一種制備高比表面、 高比容氧化鎳的方法。采用硝酸鎳為鎳源，草酸鈉和氫氧化鈉為沉淀劑，吐 溫-80為表面活性劑，經(jīng)液相沉淀、老化和250 350°C熱分解等過程制得晶 粒大小為8 15nm氧化鎳納米顆粒，比表面積為150 250m2/g。該方法可制 備納米氧化鎳材料，但在制備過程中需要使用表面活性劑，且存在制備過程 復(fù)雜、表面活性劑難以回收、環(huán)境不友好和耐高溫性能較差等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了兩種納米氧化鎳的制備方法，這兩種方法都采用難分解的 無機鹽來防止氧化鎳晶粒的燒結(jié)長大，并且在納米氧化鎳的制備過程中不需 要使用表面活性劑。本發(fā)明提供的第一種納米氧化鎳的制備方法，包括以下步驟
(1) 用沉淀劑水溶液和鎳鹽水溶液反應(yīng)，生成沉淀；
(2) 將可溶于水且熱分解溫度〉300。C的無機鹽加入步驟(1)的體系中， 蒸干水，得到混合物；
(3) 將步驟(2)的混合物研細，干燥、焙燒后，水洗，再經(jīng)干燥得到 納米氧化鎳；
所說的沉淀劑是能在水中產(chǎn)生0H—、 C03—2或-OOCCOO—的物質(zhì)。 沉淀劑選自氨水、尿素、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸 銨、碳酸氫銨、草酸、草酸鈉和草酸鉀中的一種或幾種。
沉淀劑的濃度為0.05 3 mol/L，優(yōu)選為0. 5 2 mol/L。
步驟(1)中的鎳鹽選自水溶性鎳鹽，例如硝酸鎳、氯化鎳、溴化鎳、碘 化鎳和硫酸鎳中的一種或幾種。
鎳鹽水溶液的濃度為0. 05 3 mol/L，優(yōu)選為0. 5 2 mol/L。 沉淀劑與鎳鹽的摩爾比為1:1 3:1。
步驟(2)中的無機鹽優(yōu)選為氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉、硫酸鉀、磷酸鈉 和磷酸鉀中的一種或幾種。
步驟(2)中，無機鹽與鎳鹽的摩爾比為O. 1 2:1，優(yōu)選為0.2 1.2:1。
步驟(3)中，干燥溫度為80 130°C，干燥時間為6 8h;焙燒溫度為 300 600°C，焙燒時間為2 8h。
本發(fā)明提供的第二種納米氧化鎳顆粒的制備方法，包括以下步驟
(1) 用沉淀劑水溶液和鎳鹽水溶液反應(yīng)，生成沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、干 燥后，得到氧化鎳前體粉末；
(2) 將步驟(1)中所得的氧化鎳前體粉末與可溶于水且熱分解溫度〉300。C
的無機鹽混合，研磨，焙燒，水洗，干燥后得到納米氧化鎳顆粒； 所說的沉淀劑是能在水中產(chǎn)生0H—、 C03—2或-00CC00—的物質(zhì)。沉淀劑選自氨水、尿素、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸 銨、碳酸氫銨、草酸、草酸鈉和草酸鉀中的一種或幾種。
沉淀劑的濃度為0.05 3 mol/L,優(yōu)選為0. 5 2 mol/L。 步驟(1)中的鎳鹽選自水溶性鎳鹽，例如硝酸鎳、氯化鎳、溴化鎳、碘 化鎳和硫酸鎳中的一種或幾種。
鎳鹽水溶液的濃度為0.05 3 mol/L，優(yōu)選為0. 5 2 mol/L。 沉淀劑與鎳鹽的摩爾比為1:1 3:1。
步驟(1)中的無機鹽優(yōu)選為氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉、硫酸鉀、磷酸鈉 和磷酸鉀中的一種或幾種。
步驟(2)中，無機鹽與氧化鎳前體的摩爾比為O. 1 2:1，優(yōu)選為0.2 1.2:1。
步驟(2)中，干燥溫度為80 130°C，干燥時間為6 8h;焙燒溫度為 300 600°C，焙燒時間為2 8h。
本發(fā)明采用無機鹽來防止氧化鎳晶粒和顆粒的燒結(jié)長大，所制備的納米 氧化鎳的晶粒度小，耐熱性能更好。本發(fā)明所提供的方法具有工藝簡單、操 作方便、生產(chǎn)成本低和環(huán)境污染小的特點，其制備過程中不使用表面活性劑， 所用的無機鹽易于回收。
具體實施例方式
以下通過實施例進一步闡述本發(fā)明。
實施例1
配制1. 2mol/L的硝酸鎳溶液50mL，調(diào)節(jié)溶液的溫度到70°C。將預(yù)先配制 好的0. 6 mol/L的草酸溶液100mL預(yù)熱到70°C，將草酸溶液加入硝酸鎳溶液 中，溶液中立刻產(chǎn)生草酸鎳沉淀。繼續(xù)攪拌20min后，向沉淀中加入0.6mol/L 的氯化鈉溶液50mL,將混合物在90°C下繼續(xù)攪拌至水分蒸干。粉末經(jīng)110°C 烘干6h后，在450。C焙燒4h，得到黑綠色的固體粉末。用去離子水洗去氯化鈉，ll(TC烘干后得到氧化鎳固體粉末。X射線粉末衍射表明此粉末為純相的 氧化鎳。由X射線衍射峰的寬化經(jīng)謝樂公式計算得到此氧化鎳的平均晶粒度 為llnm，氮吸附法測得氧化鎳的比表面積為94mVg，孔體積為0. 34 mL/g。
實施例2
配制1. 2mol/L的硝酸鎳溶液50mL，調(diào)節(jié)溶液的溫度到70°C。將預(yù)先配制 好的0. 6 mol/L的草酸溶液100mL預(yù)熱到70°C，將草酸溶液加入硝酸鎳溶液 中，溶液中立刻產(chǎn)生草酸鎳沉淀。繼續(xù)攪拌20min后，向沉淀中加入0. 6mol/L 的氯化鉀溶液100mL，將混合物在8(TC下繼續(xù)攪拌至水分蒸干。粉末經(jīng)ll(TC 烘干6h后，在45(TC焙燒4h，得到黑綠色的固體粉末。用去離子水洗去氯化 鉀，ll(TC烘干后得到氧化鎳固體粉末。X射線粉末衍射表明此粉末為純相的 氧化鎳。由X射線衍射峰的寬化經(jīng)謝樂公式計算得到此氧化鎳的平均晶粒度 為26nm，氮吸附法測得氧化鎳的比表面積為32mVg，孔體積為0. 22 mL/g。對比例1
配制1. 2mol/L的硝酸鎳溶液50mL，調(diào)節(jié)溶液的溫度到70°C。將預(yù)先配制 好的0. 6 mol/L的草酸溶液100mL預(yù)熱到70°C，將草酸溶液加入硝酸鎳溶液 中，溶液中立刻產(chǎn)生草酸鎳沉淀。將此沉淀在70°C下繼續(xù)老化5h。沉淀經(jīng)過 濾、去離子水洗滌，ll(TC烘干后，將得到的草酸鎳粉末在45(TC焙燒4h，得 到黑綠色的固體粉末，X射線粉末衍射表明此粉末為純相的氧化鎳。由X射線 衍射峰的寬化經(jīng)謝樂公式計算得到此氧化鎳的平均晶粒度為77nm，氮吸附法 測得氧化鎳的比表面積為12 mVg，孔體積為0.08 mL/g。
實施例3
配制1. 0mol/L的硝酸鎳溶液100mL，調(diào)節(jié)溶液的溫度到80°C。將預(yù)先配制好的1. 0 mol/L的氫氧化鈉溶液200mL預(yù)熱到80°C，將氫氧化鈉溶液加入 硝酸鎳溶液中，溶液中立刻產(chǎn)生氫氧化鎳沉淀。繼續(xù)攪拌至沉淀完全后，將 沉淀過濾、洗滌，粉末經(jīng)110。C烘干6h后得到氫氧化鎳粉末。稱取5.85g氯 化鈉，與上述得到的氫氧化鎳粉末混勻后研磨1小時，再將混合物于40(TC焙 燒6h。用去離子水洗去混合物中的氯化鈉，110 。C烘干后得到氧化鎳固體粉 末。X射線粉末衍射表明此粉末為純相的氧化鎳。由X射線衍射峰的寬化經(jīng)謝 樂公式計算得到此氧化鎳的平均晶粒度為18nm，氮吸附法測得氧化鎳的比表 面積為59 m2/g，孔體積為0. 39 mL/g。
對比例2
配制1. Omol/L的硝酸鎳溶液100mL，調(diào)節(jié)溶液的溫度到80°C。將預(yù)先配 制好的1.0 mol/L的氫氧化鈉溶液200mL預(yù)熱到80°C，將氫氧化鈉溶液加入 硝酸鎳溶液中，溶液中立刻產(chǎn)生氫氧化鎳沉淀。繼續(xù)攪拌至沉淀完全后，將 沉淀過濾、洗滌，粉末經(jīng)110。C烘干6h后得到氫氧化鎳粉末。將氫氧化鎳粉 末于400°C焙燒6h后得到氧化鎳固體粉末。X射線粉末衍射表明此粉末為純 相的氧化鎳。由X射線衍射峰的寬化經(jīng)謝樂公式計算得到此氧化鎳的平均晶 粒度為32nm，氮吸附法測得氧化鎳的比表面積為32m7g，孔體積為0. 18 mL/g。
權(quán)利要求
1.一種納米氧化鎳的制備方法，包括以下步驟(1)用沉淀劑水溶液和鎳鹽水溶液反應(yīng)，生成沉淀；(2)將可溶于水且熱分解溫度＞300℃的無機鹽加入步驟(1)的體系中，蒸干水，得到混合物；(3)將步驟(2)的混合物研細，干燥、焙燒后，水洗，再經(jīng)干燥得到納米氧化鎳；所說的沉淀劑是能在水中產(chǎn)生OH-、CO3-2或-OOCCOO-的物質(zhì)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)中的無機鹽選自 氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉、硫酸鉀、磷酸鈉和磷酸鉀中的一種或幾種。
3. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于無機鹽與鎳鹽的摩爾比為 0. 1 2:1。
4. 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于無機鹽與鎳鹽的摩爾比為 0.2 1.2丄
5. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于沉淀劑選自氨水、尿素、 氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銨、碳酸氫銨、草酸、草酸鈉 和草酸鉀中的一種或幾種。
6. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于鎳鹽選自硝酸鎳、氯化鎳、溴化鎳、碘化鎳和硫酸鎳中的一種或幾種。
7. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(3)中，焙燒溫度為300 600°C，焙燒時間為2 8h。
8. —種納米氧化鎳顆粒的制備方法，包括以下步驟(1)用沉淀劑水溶液和鎳鹽水溶液反應(yīng)，生成沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、干燥后，得到氧化鎳前體粉末；(2 )將步驟(1)中所得的氧化鎳前體粉末與可溶于水且熱分解溫度〉300。C的無機鹽混合，研磨，焙燒，水洗，干燥后得到納米氧化鎳顆粒；所說的沉淀劑是能在水中產(chǎn)生OH.、 C03—2或—00CC00-的物質(zhì)。
9. 按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于無機鹽為氯化鈉、氯化鉀、 硫酸鈉、硫酸鉀、磷酸鈉和磷酸鉀中的一種或幾種。
10. 按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于無機鹽與氧化鎳前體粉末 的摩爾比為0. 1 2:1。
11. 按照權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于無機鹽與氧化鎳前體粉 末的摩爾比為0.2 1.2:1。
12. 按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于沉淀劑選自氨水、尿素、 氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銨、碳酸氫銨、草酸、草酸鈉 和草酸鉀中的一種或幾種。
13. 按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于鎳鹽選自硝酸鎳、氯化鎳、 溴化鎳、碘化鎳和硫酸鎳中的一種或幾種。
14. 按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于步驟(2)中，焙燒溫度 為300 600 。C，焙燒時間為2 8h。
全文摘要
本發(fā)明涉及納米氧化鎳的制備方法，該方法采用無機鹽來防止氧化鎳晶粒和顆粒的燒結(jié)長大。本發(fā)明所制得的納米氧化鎳的晶粒度小，耐熱性能更好，納米氧化鎳的制備過程中不使用表面活性劑，所用的無機鹽易于回收。
文檔編號C01G53/00GK101624215SQ20081011644
公開日2010年1月13日 申請日期2008年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月10日
發(fā)明者關(guān)莉莉, 佳 吳, 慕旭宏, 穎 汪, 羅一斌, 舒興田 申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院