專利名稱：一種多孔鈷酸鎳材料的溶膠凝膠制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無機多孔材料的制備方法，具體地說是一種多孔鈷酸鎳材料的溶 膠凝膠制備方法。
背景技術(shù)：
MCo2O4是一種尖晶石型的復合氧化物，近年來的研究發(fā)現(xiàn)鈷酸鎳在許多方面有 很好的應用，是一種重要的無機功能材料。例如，鈷酸鎳在堿性電解液中是很好的電極材 料，可以作為電化學電容器的活性電極，而且對某些物質(zhì)表現(xiàn)出良好的催化活性。有人發(fā)現(xiàn) NiCo2O4對H2A電化學還原具有高的催化活性和穩(wěn)定性，在石油工業(yè)中對氧的析出有較高的 催化活性。經(jīng)研究鈷酸鎳還表現(xiàn)出優(yōu)良的磁學性能。目前對于鈷酸鎳的制備方法研究還很少，制備出結(jié)構(gòu)均勻的孔徑小于200nm的多 孔鈷酸鎳材料未見報道。前人制備鈷酸鎳材料的方法主要有高溫固相法，水熱法，溶膠凝膠 法等。高溫固相反應要求較高的溫度，通常會造成顆粒分布不均勻，分散性不好。對于水熱 法而言，反應需在較高溫度和壓力下進行，對于反應條件和設(shè)備材質(zhì)要求較高，難以工業(yè)化 擴大生產(chǎn)。而溶膠凝膠法在一定程度上克服了上述幾種方法的缺點和不足，可以在較為溫 和的條件下實現(xiàn)材料的大量合成，已經(jīng)成為當前制備材料的重要手段之一。在前人制備鈷 酸鎳的溶膠凝膠方法中，多數(shù)方法是用高分子有機物作為金屬離子的配體，用有機物作為 溶劑，但是高分子有機物價格昂貴、不環(huán)保而且很多有機物對人體有害。因此我們希望找到 一種工藝簡單、原料價格便宜、環(huán)保且對人體無害的溶膠凝膠制備鈷酸鎳的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種可控性好、相純度高、結(jié)構(gòu) 均勻的多孔鈷酸鎳材料的溶膠凝膠制備方法。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案本發(fā)明多孔鈷酸鎳材料的溶膠凝膠制備方法的特點在于按以下步驟操作a、將醋酸鈷和醋酸鎳溶于蒸餾水，配成醋酸鹽水溶液，使得所述醋酸鹽水溶液中 醋酸鈷的濃度為0.16-0. 5mol/L，所述醋酸鈷和所述醋酸鎳添加量的摩爾比為2 1 ；b、將檸檬酸溶于蒸餾水中，配成檸檬酸水溶液，然后將所述檸檬酸水溶液加入步 驟a所得醋酸鹽水溶液中得混合溶液，所述醋酸鈷和醋酸鎳的摩爾數(shù)之和與所述檸檬酸的 摩爾數(shù)之比為1-2:1;C、向所述混合溶液中加蒸餾水稀釋，使得所述混合溶液中醋酸鈷的濃度為 0. 016-0. 05mol/L，得稀釋溶液；將所述稀釋溶液于120_130°C干燥12-16小時得前軀體；d、將所述前軀體粉碎并過200目篩，然后在350-400°C煅燒2-3小時即得多孔鈷酸 鎳材料。本發(fā)明多孔鈷酸鎳材料的溶膠凝膠制備方法的特點也在于所述步驟C中向所述 混合溶液中加蒸餾水稀釋，使得所述混合溶液中醋酸鈷的摩爾濃度為0. 016-0. 03mol/L。
本發(fā)明多孔鈷酸鎳材料的溶膠凝膠制備方法的特點也在于所述步驟b中所述醋 酸鈷和醋酸鎳添加的摩爾數(shù)之和與所述檸檬酸添加的摩爾數(shù)之比為1 1。本發(fā)明多孔鈷酸鎳材料的溶膠凝膠制備方法的特點也在于所述步驟d中煅燒溫 度為380-400°C，煅燒時間為2. 5-3小時。本發(fā)明采用的是金屬螯合凝膠法，所得鈷酸鎳為尖晶石型，其特點是結(jié)構(gòu)均勻的 多孔狀，孔徑小于200nm。與已有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在1、本發(fā)明采用溶膠凝膠法合成多孔鈷酸鎳材料，與其他化學合成方法相比具有綠 色環(huán)保、工藝簡單、無廢水廢渣、低溫低壓等優(yōu)點。2、本發(fā)明所得鈷酸鎳材料為尖晶石型立方相、純度高、結(jié)晶度高、多孔、孔徑分布 均勻且孔徑尺寸小于200nm。由于材料的形貌是均勻的多孔狀，具有體積密度小、比表面積 大、比力學性能高等特性，是一種新型的結(jié)構(gòu)功能材料，可用于催化反應工程、電化學和石 油化工等領(lǐng)域。
四

圖1為本發(fā)明實施例1-5制備的多孔鈷酸鎳材料的XRD圖。其中曲線1為實施例 1制備的多孔鈷酸鎳材料的XRD曲線；曲線2為實施例2制備的多孔鈷酸鎳材料的XRD曲 線；曲線3為實施例3制備的多孔鈷酸鎳材料的XRD曲線；曲線4為實施例4制備的多孔鈷 酸鎳材料的XRD曲線；曲線5為實施例5制備的多孔鈷酸鎳材料的XRD曲線。圖2為本發(fā)明實施例1制備的多孔鈷酸鎳材料的掃描電鏡照片。
五具體實施例方式為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明做進一步說明，但是本發(fā)明要 求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。實施例1 本實施例的多孔鈷酸鎳材料的溶膠凝膠制備方法按以下步驟操作將50mL濃度為0. 32mol/L的醋酸鈷溶液和50mL濃度為0. 16mol/L的醋酸鎳溶液 混合，配成醋酸鹽水溶液，然后向醋酸鹽水溶液中加入50mL濃度為0. 48mol/L的檸檬酸水 溶液，再加蒸餾水稀釋使醋酸鈷在混合后溶液中的摩爾濃度為0. 016mol/L，攪拌混合均勻 后置于干燥箱中，在120°C下干燥16小時得前驅(qū)體，將所得前軀體研磨粉碎并過200目篩， 放在管式爐中于400°C煅燒2h，即得多孔鈷酸鎳材料。實施例2 本實施例的多孔鈷酸鎳材料的溶膠凝膠制備方法按以下步驟操作將50mL濃度為0. 32mol/L的醋酸鈷溶液和50mL濃度為0. 16mol/L的醋酸鎳溶液 混合，配成醋酸鹽水溶液，然后向醋酸鹽水溶液中加入50mL濃度為0. 48mol/L的檸檬酸水 溶液，再加蒸餾水稀釋使醋酸鈷在混合后溶液中的摩爾濃度為0. 016mol/L，攪拌混合均勻 后置于干燥箱中，在130°C下干燥12小時得前驅(qū)體，將所得前軀體研磨粉碎并過200目篩， 放在管式爐中于350°C煅燒3h，即得多孔鈷酸鎳材料。實施例3
本實施例的多孔鈷酸鎳材料的溶膠凝膠制備方法按以下步驟操作將50mL濃度為0. 32mol/L的醋酸鈷溶液和50mL濃度為0. 16mol/L的醋酸鎳溶液 混合，配成醋酸鹽水溶液，然后向醋酸鹽水溶液中加入50mL濃度為0. 48mol/L的檸檬酸水 溶液，再加蒸餾水稀釋使醋酸鈷在混合后溶液中的摩爾濃度為0. 03mol/L，攪拌混合均勻后 置于干燥箱中，在125°C下干燥14小時得前驅(qū)體，將所得前軀體研磨粉碎并過200目篩，放 在管式爐中于380°C煅燒2h，即得多孔鈷酸鎳材料。實施例4 本實施例的多孔鈷酸鎳材料的溶膠凝膠制備方法按以下步驟操作將50mL濃度為1. Omol/L的醋酸鈷溶液和50mL濃度為0. 5mol/L的醋酸鎳溶液混 合，配成醋酸鹽水溶液，然后向醋酸鹽水溶液中加入50mL濃度為1. 5mol/L的檸檬酸水溶 液，再加蒸餾水稀釋使醋酸鈷在混合后溶液中的摩爾濃度為0. 05mol/L，攪拌混合均勻后置 于干燥箱中，在120°C下干燥16小時得前驅(qū)體，將所得前軀體研磨粉碎并過200目篩，放在 管式爐中于400°C煅燒2h，即得多孔鈷酸鎳材料。實施例5 本實施例的多孔鈷酸鎳材料的溶膠凝膠制備方法按以下步驟操作將50mL濃度為1. Omol/L的醋酸鈷溶液和50mL濃度為0. 5mol/L的醋酸鎳溶液混 合，配成醋酸鹽水溶液，然后向醋酸鹽水溶液中加入50mL濃度為0. 75mol/L的檸檬酸水溶 液，再加蒸餾水稀釋使醋酸鈷在混合后溶液中的摩爾濃度為0. 04mol/L，攪拌混合均勻后置 于干燥箱中，在130°C下干燥12小時得前驅(qū)體，將所得前軀體研磨粉碎并過200目篩，放在 管式爐中于400°C煅燒2h，即得多孔鈷酸鎳材料。實施例1-5制備的多孔鈷酸鎳材料的XRD測試結(jié)果見圖1中曲線1-5，從圖1可以 看出所有衍射峰都能與底部的尖晶石型的標準峰相對應，由此可知所得鈷酸鎳為立方相尖 晶石型結(jié)構(gòu)。實施例1-5制備的多孔鈷酸鎳材料的SEM測試結(jié)果見圖2，將材料放大10000倍， 我們可以清晰的看到材料的表面結(jié)構(gòu)。其特征是結(jié)構(gòu)均勻，多孔，孔徑小于200nm。由于 材料的形貌是均勻的多孔狀，具有體積密度小、比表面積大、比力學性能高等特性，是一種 新型的結(jié)構(gòu)功能材料，可用于催化反應工程、電化學和石油化工等領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種多孔鈷酸鎳材料的溶膠凝膠制備方法，其特征在于按以下步驟操作a、將醋酸鈷和醋酸鎳溶于蒸餾水，配成醋酸鹽水溶液，使得所述醋酸鹽水溶液中醋酸 鈷的濃度為0.16-0. 5mol/L，所述醋酸鈷和所述醋酸鎳添加量的摩爾比為2 1 ；b、將檸檬酸溶于蒸餾水中，配成檸檬酸水溶液，然后將所述檸檬酸水溶液加入步驟a 所得醋酸鹽水溶液中得混合溶液，所述醋酸鈷和醋酸鎳的摩爾數(shù)之和與所述檸檬酸的摩爾 數(shù)之比為1-2:1;c、向所述混合溶液中加蒸餾水稀釋，使得所述混合溶液中醋酸鈷的濃度為 0. 016-0. 05mol/L，得稀釋溶液；將所述稀釋溶液于120_130°C干燥12-16小時得前軀體；d、將所述前軀體粉碎并過200目篩，然后在350-400°C煅燒2-3小時即得多孔鈷酸鎳材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鈷酸鎳材料的溶膠凝膠制備方法，其特征在于所述 步驟c中向所述混合溶液中加蒸餾水稀釋，使得所述混合溶液中醋酸鈷的摩爾濃度為 0.016-0. 03mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鈷酸鎳材料的溶膠凝膠制備方法，其特征在于所述步 驟b中所述醋酸鈷和醋酸鎳添加的摩爾數(shù)之和與所述檸檬酸添加的摩爾數(shù)之比為1 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鈷酸鎳材料的溶膠凝膠制備方法，其特征在于所述步 驟d中煅燒溫度為380-400°C，煅燒時間為2. 5-3小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多孔鈷酸鎳材料的溶膠凝膠制備方法，首先將醋酸鈷和醋酸鎳溶于蒸餾水中配成醋酸鹽水溶液，然后加入檸檬酸水溶液并混合均勻，加蒸餾水稀釋至醋酸鈷的濃度為0.016-0.05mol/L得稀釋溶液，干燥后得前軀體；將前驅(qū)體粉碎煅燒后即得多孔鈷酸鎳材料。本發(fā)明制備工藝簡單，綠色環(huán)保，所得鈷酸鎳為尖晶石型立方相、純度高、結(jié)晶度高、多孔、孔徑分布均勻且孔徑尺寸小于200nm。
文檔編號C01G53/00GK102092797SQ20111003349
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者吳燁欽, 周青青, 計娉婷, 陳祥迎 申請人:合肥工業(yè)大學