专利名称：一种制备单晶空心NiO八面体的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备单晶空心NiO八面体的方法。更详细地说，此发明制备 出的单晶空心NiO八面体粒度均匀，内部为空心结构，结晶好。
背景技术：
纳米空心颗粒作为一种新的纳米结构，其最显著的特征是它具有很大的内部 空间及厚度在纳米尺度范围内的壳层。这种特殊结构使它可作为客体物质的载 体，在医学和制药学领域具有广泛的应用范围。此外，特殊的空心结构还使得这 种材料与其块体材料相比具有比表面积大、密度小等很多特性，因此纳米空心结 构材料的应用范畴在不断扩大，己扩展到材料科学、染料工业等众多领域，可作 为轻质结构材料、隔热、隔声和电绝缘材料、颜料、催化剂载体等。
现已形成了制备纳米空心材料的多种方法，如模板法、吸附技术、喷雾高温 分解法、超声化学法、水热法等。用这些方法已成功制备出CdS、 Zr02、金属 Ag、 Ti02、 Si02、 Sn02等多种无机空心纳米材料，及聚合物纳米空心球，如PSt、
聚甲基丙烯酸甲酯等。
其中模板法是应用比较广泛的一类空心纳米材料制备的方法，传统的制备空 心球的方法主要是利用各种可牺牲性模板，如聚苯乙烯球与二氧化硅粒子及它们 的晶体阵列、液滴、硅球、树脂球、囊泡、微乳液滴等作为核来制备空心球。其 过程是首先通过物理或化学方法得到核一壳型复合粒子，然后通过加热、煅烧或 溶剂溶解除去核，得到空心球。这些方法得到的空心结构颗粒多数为球状颗粒。
胶体碳颗粒是应用比较广泛的一类固体模板剂， 一般是通过葡萄糖脱水来获 得，胶体碳颗粒表面带有负电荷，因此，可以吸附阳离子。利用这种胶体碳颗粒 可以制备空心的氧化物、氮化物和金属等球形颗粒。如利用葡萄糖脱水获得的胶 体碳颗粒，通过吸附镓离子制备出了Ga203空心球，并进一步在氨气中氮化获得
了GaN空心球[l]。利用胶体碳为模板，通过化学反应在胶体碳表面吸附沉积Pt， 然后加热使碳燃烧去除，获得了Pt空心球[2]。在这些利用胶体碳颗粒为模板制备 空心球颗粒的过程中，胶体碳仅起模板的作用，所以得到的空心颗粒都是球形颗 粒。
本发明中我们采用胶体碳为模板，不仅利用胶体碳作为空心结构的模板，而 且结合了碳热反应来控制MO的生长过程，获得了单晶空心NiO八面体。
参考文献 Sun X M， Li Y D. Ga2C)3 and GaN Semiconductor Hollow Spheres. Angew. Chem" Int. Ed., 2004,43:3827-3831 Yang R.Z, Li H.， Qiu X.P., Chen L.Q. A Spontaneous Combustion Reaction for Synthesizing Pt Hollow Capsules Using Colloidal Carbon Spheres as Templates Chemistry — A European Journal 2006, 12: 4083 - 40卯
发明内容
本发明的目的是提供一种制备单晶空心Ni0八面体的方法。该方法利用胶体 碳为模板，通过表面吸附金属阳离子化合物，并使吸附后的胶体碳在空气中加热 除去碳模板，得到均匀的单晶空心NiO八面体。Ni0八面体粒度均匀，内部为空 心结构，结晶好。
本发明制备单晶空心Ni0八面体包括以下几个步骤
(1) 将葡萄糖脱水制备胶体碳颗粒，脱水过程中可以添加乙醇等醇类有机 溶剂来调节脱水得到的胶体碳颗粒大小和表面官能团。
(2) 将上述得到的胶体碳颗粒分散在一定浓度的镍盐溶液中，通过陈化使 镍离子充分吸附到胶体碳颗粒的表面。
(3) 将陈化好的溶液通过过滤或者蒸发得到表面吸附镍离子胶体碳复合 颗粒。
(4) 将上述干燥后的吸附镍离子的胶体碳复合颗粒于空气中焙烧，使碳颗 粒通过空气氧化去除，最后得到单晶空心NiO八面体。
步骤(1)中脱水温度为160-180°C，乙醇等醇类有机溶剂与水的比例可以从
0-20调节。
步骤(2)中镍盐的浓度为0.01-0.8 M，此外还可以辅助超声和搅拌等手段来
强化吸附和改善吸附的均匀。
步骤(3)中溶剂的蒸发温度控制在105i:以下。
步骤(4)中焙烧温度为400-500°C，焙烧时间为l-4h。
图1为实施例1制备的单晶空心NiO八面体的XRD谱图
图2为实施例1制备的单晶空心NiO八面体的FESEM照片
图3为实施例1制备的单晶空心NiO八面体的TEM照片
图4为实施例1制备的单晶空心NiO八面体的HRTEM和SAED照片
图5为实施例1中碳球的大小和形貌照片
图6为实施例2中碳球的大小和形貌照片
图7为实施例4中碳球的大小和形貌照片
具体实施方式
实施例1
将6克的无水葡萄糖和40ml去离子水及2ml无水乙醇加入到100 ml内衬 聚四氟乙烯的水热反应釜中，旋紧密封好反应釜后，放入电热烘箱中，升温至 16(TC，并保温6小时。待反应完毕后，将产物离心分离，并分别用去离子水和 无水乙醇洗涤5次。最后，将洗涤好的产物置于烘箱中80 。C下烘干，得到碳模 板样品。
上面合成的碳模板颗粒0.2 g分散到0.05 M氯化镍溶液中，经过40分钟超 声后，上述悬浊液陈化24h,然后在60 'C烘干。最后，烘干后的粉体在460 °C 下煅烧2 h，得到大约为800rai的单晶空心NiO八面体。 实施例2
将实施例1中的乙醇增加到4ml，其它条件不变，得到的单晶空心NiO八面 体的颗粒大小为600nm左右。 实施例3
将实施例1中的乙醇换为丙三醇，其它条件不变，得到的单晶空心NiO八 面体的颗粒大小约为700nm左右。 实施例4
在实施例l中的，葡萄糖脱水时不加乙醇，其它条件不变，得到的单晶空心 NiO八面体的颗粒大小约为1000nm左右。 实施例5
将实施例1中的焙烧温度降低为40(TC，其它条件不变,得到的单晶空心NiO 八面体的颗粒大小为900nm左右。
权利要求
1，一种制备单晶空心NiO八面体的方法，其特征在于该方法包括以下几个步骤(1)葡萄糖脱水获得胶体碳颗粒，该胶体碳颗粒用作空心结构形成的模板剂；(2)将上述制备的胶体碳颗粒分散在含有镍离子的盐溶液中，静置陈化数小时，然后过滤或蒸发上述溶液，获得表面吸附镍离子的胶体碳复合颗粒；(3)在一定温度焙烧上述制备的胶体碳复合颗粒，获得单晶空心NiO八面体。
2，根据权利要求l所述制备单晶空心NiO八面体的方法，其特征在于胶体碳颗粒的大小和表面官能团可以通过脱水过程中添加醇溶液和温度进行调控，醇与水的比例在0-20范围，温度在160-180°C。
3，根据权利要求l所述制备单晶空心NiO八面体的方法，其特征在于镍金属 离子的盐溶液可以是氯化镍、醋酸镍、硫酸镍等可溶性镍盐，镍盐的浓度为 0. 01-0. 8M。
4，根据权利要求l所述制备单晶空心NiO八面体的方法，其特征在于静置陈化时间为2-48小时，静置陈化过程中可以辅助使用超声、搅拌等手段来强化吸附和调节颗粒的分散性。
5，根据权利要求l所述制备单晶空心NiO八面体的方法，其特征在于吸附后的胶体碳颗粒与盐溶液的分离可以采用过滤，也可以采用蒸发，蒸发温度控制在105'C以下。
6，根据权利要求l所述制备单晶空心NiO八面体的方法，其特征在于胶体碳 吸附的复合颗粒焙烧过程在空气中进行，焙烧温度为400-500°C，焙烧时间 为1-4小时。
7，根据权利要求l， 6所述制备单晶空心NiO八面体的方法，其特征在于胶体 碳不仅用作空心结构的模板，还通过碳热反应来调控单晶多面体结构。
全文摘要
本发明提供一种制备空心单晶NiO八面体的方法。以胶体碳为模板，表面吸附金属阳离子化合物，吸附后的胶体碳干燥后，在空气中加热使碳模板除去，得到均匀的单晶空心NiO八面体。通过调节碳模板的颗粒大小和表面官能团，可以调节获得的单晶空心NiO八面体的颗粒大小。该方法还可用于制备其它氧化物空心多面体颗粒。
文档编号C30B29/16GK101348942SQ20071011932
公开日2009年1月21日 申请日期2007年7月20日 优先权日2007年7月20日
发明者余凌杰, 李晋林, 熙 王, 鹏 胡, 范俊梅, 袁方利, 黄淑兰 申请人:中国科学院过程工程研究所