球形Ni(OH)<sub>2</sub>纳米粉体的制备方法

文档序号:3470405阅读:219来源:国知局
专利名称:球形Ni(OH)<sub>2</sub>纳米粉体的制备方法
技术领域
本发明涉及无机功能材料制备领域,具体地涉及一种球形Ni(OH)2纳米粉体的制备
方法。
背景技术
纳米Ni(0H)2比普通Ni(0H)2材料具有更优异的电催化活性、高的放电平台、高的电 化学容量以及高的密度。作为电池正极材料的Ni(0H)2在化学电源的发展过程中占有很重 要的地位,被广泛使用到各种镉镍电池、储氢电池、锌镍电池和铁镍电池中。
目前制备纳米Ni(0H)2的方法主要有沉淀转化法、均相沉淀法、无水乙醇法、湿法 化学合成法、配位沉淀法、离子交换法、微乳液法、高能球磨法以及固相反应法等。上述 方法有的产品粒度不易控制,分布不均匀,形貌不规则;有的制备工艺较长,需高温煅 烧和球磨过程;有的对环境有污染;有的难以工业化生产。
发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足,提供一种高品质球形Ni(0H)2纳米粉体的制 备方法。
本发明的技术方案概述如下
一种球形Ni(OH)2纳米粉体的制备方法,由下述步骤组成
(1) 负载镍有^l相的制备
在搅拌下,将1 5体积份的平均分子量在200 350之间的环烷酸或二(2-乙基已基) 磷酸和1 3体积份的异辛醇混合均匀,然后加入1 5体积份的0. 01 1. 0 moH/1的NiS04 水溶液或NiCl2水溶液,调节pH值为5 8,继续搅拌0.5 2.0小时,移入分液装置中, 静置2 20分钟,此时溶液分为上下2相,分出有机相,用蒸馏水洗涤2 3次有机相后再 分液,收集有机相,即为负载镍有机相;
(2) 水相的配制 调节水的pH值为5 8,得到水相;
(3) 水热反萃与晶体的生成
将所述水相与所述负载镍有机相按1 5 : 1的体积比引入高压釜内,密封,开启搅拌, 在U0 30(TC , 0. 05 5. 8 Mpa,反应10 300分钟,停止加热和搅拌;
(4) 产品处理
自然冷却至室温,固液分离,固体用无水乙醇洗涤2 3次,在温度为40 10(TC下干 燥30 120分钟,即得到球形Ni(OH)2纳米粉体。
所述步骤(1)中环烷酸或二(2-乙基已基)磷酸、异辛醇和NiS04水溶液或NiCl2水溶 液的体积比为2: h 3。所述步骤(1)中pH值为7。所述步骤(2)中pH值为6。
所述歩骤(3)为将所述水相与所述负载镍有机相按1 : 1的体积比引入高压釜内,密封,开启搅拌,在220。C, 2.1 Mpa,反应60分钟停止加热和搅拌。
本发明的方法具有液相法的优点并能解决现有合成方法中存在的如下问题1)解决产品粒度不易控制,分布不均匀,形貌不规则等问题;2)縮短了制备工艺,省去了某些液相法通常的高温煅烧和球磨过程,能直接合成纳米级的Ni(0H)2粉体,工艺简单、能耗低;3)通过使用萃取剂纯化了原料提高了产品纯度,萃取剂可以循环使用,减少了原料的消耗,水相通过调节可再使用,制备过程无排放、无环境污染问题。


图1为球形Ni(OH)2纳米粉体制备的工艺流程。图2为实施例1的产品TEM照片。.图3为实施例2的产品TEM照片。图4为实施例3的产品TEM照片。
具体实施例方式
下面结合具体实施方式
对本发明作进一步的说明。实施例1
一种球形Ni(OH)2纳米粉体的制备方法,是由下述步骤组成
(1) 负载镍有机相的制备
在磁力搅拌下,在锥形瓶中按体积比2: 1: 3的比例依次加入平均分子量在200 350之间的环烷酸、异辛醇和1. 0 mol七"的NiS04水溶液,加入1. 0 mol七"氨水调节pH值为7,继续搅拌0.5小时,将混合液倒入分液漏斗,静止5分钟后分液,用蒸馏水洗涤有机相后再分液2次,收集有机相,即为负载镍有机相;
(2) 水相的配制
在蒸馏水中加入1.0 mol丄—1的盐酸调节pH值为6,得到水相;
(3) 水热反萃与晶体的生成
将所述水相与所述负载镍有机相按1 : l的体积比引入高压釜内,密封,开启搅拌,在220°C , ' 2. 1 Mpa,反应60分钟停止加热和搅拌;
(4) 产品处理:
自然冷却至室温,固液分离,固体用无水乙醇洗涤2次,在温度为6(TC下干燥60分钟,即得到球形Ni(OH)2纳米粉体。
(5) 产品的表征
将球形Ni(OH)2纳米粉体产品用18KW转靶X射线衍射仪(日本理学公司)测定结果表明
4产品具有Ni(OH)2的衍射特征。在JEM-100OII型透射电子显微镜(日本电子JE0L)下观察产品的形貌和粒径见图2,产品为球形。实施例2
一种球形Ni(OH)2纳米粉体的制备方法,是由下述步骤组成
(1) 负载镍有机相的制备同实施例l;
(2) 水相的配制直接使用蒸馏水;
(3) 水热反萃与晶体的生成
同实施例l;
(4) 产品处理
同实施例l;
(5) 产品的表征
将球形Ni(OH)2纳米粉体产品用18KW转靶X射线衍射仪(日本理学公司)测定结果表明产品具有Ni(OH)2的衍射特征。在JEM-100On型透射电子显微镜(日本电子JE0L)下观察产品的形貌和粒径见图3,产品为球形。实施例3
一种球形Ni(OH)2纳米粉体的制备方法,是由下述步骤组成
(1) 负载镍有机相的制备同实施例l;
(2) 水相的配制
在蒸馏水中加入1.0 mol丄—1的氨水调节pH值为8;
(3) 水热反萃与晶体的生成:
同实施例h
(4) 产品处理
同实施例1;
(5) 产品的表征
将球形Ni(OH)卩纳米粉体产品用18KW转靶X射线衍射仪(日本理学公司)测定结果表明产品具有Ni(OH)2的衍射特征。在JEM-100OII型透射电子显微镜(日本电子JE0L)下观察产品的形貌和粒径见图4,产品为球形。实施例4
一种球形Ni(OH)2纳米粉体的制备方法,是由下述步骤组成(1)负载镍有机相的制备
在搅拌下,将1体积份的平均分子量在200 350之间的环烷酸和体积份的异辛醇混合均匀,然后加入l体积份的O. 01mol丄"的NiS04水溶液,加入L0mol丄"氨水调节pH值为8,继续搅拌0.5小时,移入分液装置中,静置2分钟,此时溶液分为上下2相,分 出有机相,用蒸馏水洗涤3次有机相后再分液,收集有机相,即为负载镍有机相;
(2) 水相的配制
在蒸馏水中加入1.0 mol.U1的盐酸调节pH值为5,得到水相;
(3) 水热反萃与晶体的生成:
将所述水相与所述负载镍有机相按5 : 1的体积比引入高压釜内,密封,开启搅拌,在
IIO'C, 0.05 Mpa,反应300分钟停止加热和搅拌;
(4) 产品处理
自然冷却至室温,固液分离,固体用无水乙醇洗涤3次,在温度为100。C下干燥40分 钟,即得到球形Ni(0H)2纳米粉体。 实施例5
一种球形Ni(OH)2纳米粉体的制备方法,是由下述步骤组成
(1) 负载镍有机相的制备
在搅拌下,将3体积份的二(2-乙基已基)磷酸和3体积份的异辛醇混合均匀,然后加入5 体积份的0. 05 mol.L-1的NiCl2水溶液,加入1.0 mol.U1的盐酸调节pH值为5,继续搅拌 l.O小时,.移入分液装置中,静置20分钟,此时溶液分为上下2相,分出有机相,用蒸馏 水洗涤3次有机相后再分液,收集有机相,即为负载镍有机相;
(2) 水相的配制
在蒸馏水中加入l.O mol丄"氨水调节pH值为8,得到水相;
(3) 水热反萃与晶体的生成
将所述水相与所述负载镍有机相按3 : 1的体积比引入高压釜内,密封,开启搅拌,在300 。C, 5.8Mpa,反应10分钟停止加热和搅拌;
(4) 产品处理
自然冷却至室温,固液分离,固体用无水乙醇洗涤2次,在温度为4(TC下干燥120分 钟,即得到球形Ni(OH)2纳米粉体。 实施例6
一种球形Ni(OH)2纳米粉体的制备方法,是由下述步骤组成
(1) 负载镍有机相的制备
在搅拌下,将5体积份的二(2-乙基已基)磷酸和2体积份的异辛醇混合均匀,然后加 入4体积份的0. 10 mol丄—1的NiCl2水溶液,加入1. 0 mol'L—1氨水调节pH值为7,继续 搅拌2.0小时,移入分液装置中,静置10分钟,此时溶液分为上下2相,分出有机相,用 蒸馏水洗涤2次有机相后再分液,收集有机相,即为负载镍有机相;
(2) 水相的配制
在蒸馏水中加入l.O mol七"的盐酸调节pH值为6,得到水相;
(3) 水热反萃与晶体的生成将所述水相与所述负载镍有机相按1 : 1的体积比引入高压釜内,密封,丌启搅拌,在200
。C , 1. 5 Mpa,反应90分钟停止加热和搅拌;
(4)产品处理
自然冷却至室温,固液分离,周体用无水乙醇洗涤2次,在温度为100 。C下干燥30分 钟,即得到球形Ni(OH)2纳米粉体。
通过控制工艺条件(如温度、压力、浓度)可生产不同粉体粒度的产品。 方法机理
以N产和有机萃取剂为原料,方法机理如下
① 首先通过有机萃取剂萃取水溶液中的N产制备负载金属离子的有机相;
② 然后将有机相和水相混合发生水热反应得到Ni(OH)2结晶物料,同时有机萃取剂 又重新释放出来并循环使用;
③ 生成的结晶物料形成晶核并进一歩长大生成Ni(OH)2晶体。
本发明首先使用有机萃取剂萃取水溶液中的镍离子,然后在加热的条件下,用水相反 萃取负载金属离子的有机相,将生成物烘干既得到纳米粉体产品。
用有机萃取剂将镍离子萃取到有机相后使化学反应过程变"温和",利于控制反应过 程。该方法不需高温煅烧和球磨即直接获得产品,缩短了制备工艺;其中的萃取 剂在生成产物的同时可重新生成,并可以循环使用。本发明可制备高品质的球形纳米 Ni(0H)2粉体材料、无三废污染,属洁净工艺。
权利要求
1. 一种球形Ni(OH)2纳米粉体的制备方法,其特征是由下述步骤组成(1)负载镍有机相的制备在搅拌下,将1~5体积份的平均分子量在200~350之间的环烷酸或二(2-乙基已基)磷酸和1~3体积份的异辛醇混合均匀,然后加入1~5体积份的0.01~1.0mol·L-1的NiSO4水溶液或NiCl2水溶液,调节pH值为5~8,继续搅拌0.5~2.0小时,移入分液装置中,静置2~20分钟,此时溶液分为上下2相,分出有机相,用蒸馏水洗涤2~3次有机相后再分液,收集有机相,即为负载镍有机相;(2)水相的配制调节水的pH值为5~8,得到水相;(3)水热反萃与晶体的生成将所述水相与所述负载镍有机相按1~5∶1的体积比引入高压釜内,密封,开启搅拌,在110~300℃,0.05~5.8Mpa,反应10~300分钟,停止加热和搅拌;(4)产品处理自然冷却至室温,固液分离,固体用无水乙醇洗涤2~3次,在温度为40~100℃下干燥30~120分钟,即得到球形Ni(OH)2纳米粉体。
2. 根据权利要求l所述的一种球形Ni(OH)2纳米粉体的制备方法,其特征是所述歩骤(l) 中环烷酸或二(2-乙基己基)憐酸、异辛醇和NiS04水溶液或NiCl2水溶液的体积比为2: 1:3。
3. 根据权利要求l所述的一种球形Ni(OH)2纳米粉体的制备方法,其特征是所述歩骤(l) 中pH值为7。
4. 根据权利要求l所述的一种球形Ni(OH)2纳米粉体的制备方法,其特征是所述歩骤(2) 中pH值为6。
5. 根据权利要求l所述的一种球形Ni(OH)2纳米粉体的制备方法,其特征是所述步骤(3) 为将所述水相与所述负载镍有机相按1 : l的体积比引入高压釜内,密封,开启搅拌,在 220°C, 2. 1Mpa,反应60分钟停止加热和搅拌。
全文摘要
本发明公开了一种球形Ni(OH)<sub>2</sub>纳米粉体的制备方法,其特征是由下述步骤组成(1)在搅拌下,将环烷酸或二(2-乙基己基)磷酸和异辛醇混合均匀,加入NiSO<sub>4</sub>水溶液,调节pH值,移入分液装置中,静置,分出有机相,用蒸馏水洗涤,即为负载镍有机相;(2)调节水的pH值为5~8,得到水相;(3)将水相与负载镍有机相引入高压釜内,密封,开启搅拌,在110~300℃,0.05~5.8MPa,反应10~300分钟,停止加热和搅拌;(4)自然冷却至室温,固液分离,固体用无水乙醇洗涤,干燥,即得到球形Ni(OH)<sub>2</sub>纳米粉体。本发明产品粒度均匀,形貌规则;工艺简单、能耗低;产品纯度高,萃取剂可以循环使用。
文档编号C01G53/04GK101462777SQ20091006763
公开日2009年6月24日 申请日期2009年1月7日 优先权日2009年1月7日
发明者王兴尧, 王艳明, 翠 苗 申请人:天津大学
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