專利名稱：一種納米氧化鎳的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米氧化鎳的制備方法，特別涉及一種采用配位沉淀法 制備納米氧化鎳的方法。
背景技術(shù)：
氧化鎳可用于搪瓷的密著劑、陶瓷和玻璃的顏料，也可用于磁性材料、 冶金和顯像管行業(yè)。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，是一種新型催化材料、電極材料、磁性材料和 氣敏材料。
目前，納米氧化鎳材料的制備大多通過使用表面活性劑實現(xiàn)，制備過程
復雜。例如，CN1887728A公布了一種用于電化學電容器的氧化鎳及其制備方 法，其采用硝酸鎳為鎳源，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 250m7g。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，存在制備過程復雜，環(huán)境不友好，以 及氧化鎳納米材料耐高溫性能較差等缺點。
CN1616355A公布了一種利用配位均勻沉淀法制備納米氫氧化鎳的方法， 該方法以鎳鹽為原料，氨水為配位劑，先合成水溶性的六氨合鎳配合物的溶 液，再通過加水稀釋或分解該配合物釋放出氨，在表面活性劑存在下使金屬 鎳離子均勻地析出，與溶液中的氫氧根反應生成氫氧化鎳，經(jīng)過濾、稀氨水
和有機溶劑洗滌、烘干后得納米氫氧化鎳。該方法同樣存在制備過程復雜， 需使用表面活性劑、污染環(huán)境和制備成本高等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種納米氧化鎳的制備方法，該方法不需使用表面活性劑，所得到的氧化鎳的晶粒度小、耐熱性能更好。 一種納米氧化鎳的制備方法，包括以下步驟-
(1) 用配位體水溶液和鎳鹽水溶液反應，得到鎳配合物溶液；
(2) 將沉淀劑水溶液加入到步驟(1)的鎳配合物溶液中，反應生成沉 淀，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、焙燒，得到納米氧化鎳；
所說的配位體是lg P《5的配位體，3表示配位體與Nr在25 °C和離子
強度1=0時的配合物形成常數(shù)；
所說的沉淀劑是能在水中產(chǎn)生OH—、 C03—2或—00CC00—的物質(zhì)。
步驟(1)中，配位體選自CH3C00—、 SCff和S042-中的一種或幾種。
步驟(1)中，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。
步驟(1)中，鎳鹽水溶液的濃度為0. 05 3 mol/L，優(yōu)選為0. 5 2 mol/L。
步驟(l)中，配位體水溶液的濃度為0. 01 3 mol/L，優(yōu)選為0. 5 2 mol/L。
步驟(1)中，配位體與鎳鹽的摩爾比為0.5:1 3:1。
步驟(1)中，反應溫度為10 95°C，優(yōu)選為30 60。C。
步驟(1)中，反應時間為0. 1 24h，優(yōu)選為O. 5 2h。
步驟(2)中，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。
步驟(2)中，沉淀劑水溶液的濃度為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，反應溫度為10 95°C，優(yōu)選為30 60。C。
步驟(2)中，反應時間為O. 1 24h，優(yōu)選為3 8h。
步驟(2)中，干燥溫度為80 130°C;焙燒溫度為300 600°C，焙燒時
間為2 8h。
本發(fā)明采用配位沉淀法制備納米氧化鎳，所得到的氧化鎳的晶粒度小、耐熱性能更好；同時，本發(fā)明具有方法簡單、操作方便的優(yōu)點，且在制備過 程中不需要使用表面活性劑，環(huán)境污染小。
具體實施例方式
以下結(jié)合實施例進一步闡述本發(fā)明。
實施例1
量取1.0mol/L的硝酸鎳溶液200mL，控制溶液溫度為40°C。另配制0. 5 mol/L的乙酸鈉溶液500mL，加入上述的硝酸鎳溶液中，在40°C混合攪拌0. 5h。 再配制2. Omol/L的氫氧化鈉溶液200mL，預熱到40°C后加入到硝酸鎳和乙酸 鈉的混合溶液中，立刻產(chǎn)生氫氧化鎳沉淀。加料完畢后，混合物繼續(xù)在40°C 攪拌老化5h。老化后將混合物過濾，用去離子水洗滌，并在110°C烘干得氫 氧化鎳粉末。將上述的氫氧化鎳粉末在450°C焙燒5h，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7nm，氮吸附法測得氧化鎳的比表面 積為128m7g，孔體積為0. 21 mL/g。
對比例1
量取1. 0 mol/L的硝酸鎳溶液200 mL，控制溶液溫度為40。C。配制2. Omol/L 的氫氧化鈉溶液200mL，預熱到40°C后加入到硝酸鎳溶液中，立刻產(chǎn)生氫氧 化鎳沉淀。加料完畢后，混合物繼續(xù)在4(TC攪拌老化5h。老化后將混合物過 濾，用去離子水洗滌，并在110X烘干得氫氧化鎳粉末。將上述的氫氧化鎳粉 末在45(TC焙燒5h，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44nm，氮吸附法測得氧化鎳的比表面積為20mVg，孔體積為0. 11 mL/g。
實施例2取1.5mol/L氯化鎳溶液100mL，調(diào)節(jié)溶液的溫度到50°C。向此氯化鎳溶 液中加入1. 0 mol/L乙酸銨溶液300mL，并在50T下繼續(xù)攪拌lh得到澄清的 溶液。配制1. 5mol/L的碳酸鈉溶液lOOmL并預熱到50°C,將碳酸鈉溶液加入 上述的混合溶液中，溶液中立刻產(chǎn)堿式碳酸鎳沉淀。將此沉淀在50。C下繼續(xù) 老化5h。沉淀經(jīng)過濾、去離子水洗滌，110T烘干后，將得到的堿式碳酸鎳粉 末在400。C焙燒6h，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10nm，氮吸附法測得氧化鎳的比表面積為78mVg，孔體積為0. 22 mL/g。
對比例2
取1. 5 mol/L氯化鎳溶液100mL，調(diào)節(jié)溶液的溫度到50°C。配制1. 5mol/L 的碳酸鈉溶液100mL并預熱到50°C，將碳酸鈉溶液加入上述的氯化鎳溶液中， 溶液中立刻產(chǎn)生堿式碳酸鎳沉淀。將此沉淀在50°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，將得到堿式碳酸鎳粉末在400°C焙燒6h， 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40nm，氮吸附 法測得氧化鎳的比表面積為22mVg，孔體積為0.12 mL/g。
實施例3
量取2. 0 mol/L的硝酸鎳溶液100 mL，控制溶液溫度為60°C。另配制1. 0 mol/L的硫酸鈉溶液200mL，加入上述的硝酸鎳溶液中，在60°C混合攪拌1. 0h。 再配制1. Omol/L的草酸溶液200mL，預熱到60°C后加入到硝酸鎳和硫酸鈉的 混合溶液中，立刻產(chǎn)生草酸鎳的沉淀。加料完畢后，混合物繼續(xù)在60。C攪拌 老化6h。老化后將混合物過濾，用去離子水洗滌，并在120°C烘干得草酸鎳 粉末。將上述的草酸鎳粉末在450°C焙燒6h，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16nm，氮吸附法測得氧化鎳的比表面積為 58m7g，孔體積為0. 18 mL/g。
對比例3
量取2.0 mol/L的硝酸鎳溶液100 mL，控制溶液溫度為60°C。再配制 1.0mol/L的草酸溶液200mL，預熱到60°C后加入上述硝酸鎳溶液中，立刻產(chǎn) 生草酸鎳的沉淀。加料完畢后，混合物繼續(xù)在60。C攪拌老化6h。老化后將混 合物過濾，用去離子水洗滌，并在120。C烘干得草酸鎳粉末。將上述的草酸鎳 粉末在450。C焙燒6h，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59nm，氮吸附法測得氧化鎳的比表面積為14 m7g，孔體積為0.08 mL/g。
實施例4
取1. 0 mol/L氯化鎳溶液100mL，調(diào)節(jié)溶液的溫度到40°C。向此氯化鎳溶 液中加入1.0 mol/L硫氰化銨溶液250mL，并在40°C下繼續(xù)攪拌lh。配制 1. 2mol/L的碳酸鉀溶液100mL并預熱到40°C，將碳酸鉀溶液加入上述的混合 溶液中，溶液中立刻產(chǎn)生堿式碳酸鎳沉淀。將此沉淀在40。C下繼續(xù)老化5h。 沉淀經(jīng)過濾、去離子水洗滌，110T烘干后，將得到堿式碳酸鎳粉末在380°C 焙燒7h，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8nm， 氮吸附法測得氧化鎳的比表面積為115mVg，孔體積為O. 19 mL/g。對比例4
取1. 0 moVL氯化鎳溶液100mL，調(diào)節(jié)溶液的溫度到40°C。配制1. 2mol/L 的碳酸鉀溶液100mL并預熱到40°C，將碳酸鉀溶液加入上述的氯化鎳溶液中， 溶液中立刻產(chǎn)生堿式碳酸鎳沉淀。將此沉淀在40°C下繼續(xù)老化5h。沉淀經(jīng)過 濾、去離子水洗滌，110。C烘干后，將得到堿式碳酸鎳粉末在380°C焙燒7h， 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29nm，氮吸附 法測得氧化鎳的比表面積為27 m7g，孔體積為0.12 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)用配位體水溶液和鎳鹽水溶液反應，得到鎳配合物溶液；(2)將沉淀劑水溶液加入到步驟(1)的鎳配合物溶液中，反應，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、焙燒，得到納米氧化鎳；所說的配位體是1gβ≤5的配位體，β表示配位體與Ni2+在25℃和離子強度I＝0時的配合物形成常數(shù)；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(1)中，配位體選自 CH3C00—、 SCN—和S0廣中的一種或幾種。
3. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，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。
4. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，鎳鹽水溶液 的濃度為0. 05 3 mol/L。
5. 按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，鎳鹽水溶液 的濃度為0. 5 2 mol/L。
6. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，配位體水溶 液的濃度為0.01 3 mol/L。
7. 按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，配位體水溶 液的濃度為0. 5 2 mol/L。
8. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，配位體與鎳鹽的摩爾比為 0.5:1 3:1。
9. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，反應溫度為 10 95oC。
10. 按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，反應溫度 為30 60 。C。
11. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，反應時間為0. 1 24h。
12. 按照權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，反應時間為0. 5 2h。
13. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，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。
14. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，沉淀劑水溶液的濃度為0. 05 3 mol/L。
15. 按照權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，沉淀劑水溶液的濃度為0. 5 2 mol/L。
16. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，沉淀劑與鎳鹽的摩爾比為1:1 3:1。
17. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，反應溫度為10 95°C。
18. 按照權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，反應溫度為30 60 。C。
19. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，反應時間為0. 1 24h。
20. 按照權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，反應時間為3 8h。
21. 按照權(quán)利要求1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)明涉及一種納米氧化鎳的制備方法，先用配位體水溶液和鎳鹽水溶液反應，制得鎳配合物溶液；然后向鎳配合物溶液中加入沉淀劑溶液，制得氫氧化鎳，經(jīng)干燥、焙燒后，得到納米氧化鎳。本發(fā)明的方法具有工藝簡單、操作方便的特點，且在制備過程中不需要使用表面活性劑，環(huán)境污染小。
文檔編號C01G53/00GK101624216SQ20081011644
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