专利名称：一种纳米氧化镍的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米氧化镍的制备方法，特别涉及一种采用配位沉淀法 制备纳米氧化镍的方法。
背景技术：
氧化镍可用于搪瓷的密着剂、陶瓷和玻璃的颜料，也可用于磁性材料、 冶金和显像管行业。纳米氧化镍具有大的比表面积和孔体积以及大量处于晶 界和晶粒内缺陷的中心原子，是一种新型催化材料、电极材料、磁性材料和 气敏材料。
目前，纳米氧化镍材料的制备大多通过使用表面活性剂实现，制备过程
复杂。例如，CN1887728A公布了一种用于电化学电容器的氧化镍及其制备方 法，其采用硝酸镍为镍源，草酸钠和氢氧化钠为沉淀剂，吐温-80为表面活性 剂，经液相沉淀、老化和250 350°C热分解等过程制得晶粒大小为8 15nm 氧化镍纳米颗粒，比表面积为150 250m7g。该方法可制备纳米氧化镍材料， 但在制备过程中需要使用表面活性剂，存在制备过程复杂，环境不友好，以 及氧化镍纳米材料耐高温性能较差等缺点。
CN1616355A公布了一种利用配位均匀沉淀法制备纳米氢氧化镍的方法， 该方法以镍盐为原料，氨水为配位剂，先合成水溶性的六氨合镍配合物的溶 液，再通过加水稀释或分解该配合物释放出氨，在表面活性剂存在下使金属 镍离子均匀地析出，与溶液中的氢氧根反应生成氢氧化镍，经过滤、稀氨水
和有机溶剂洗涤、烘干后得纳米氢氧化镍。该方法同样存在制备过程复杂， 需使用表面活性剂、污染环境和制备成本高等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种纳米氧化镍的制备方法，该方法不需使用表面活性剂，所得到的氧化镍的晶粒度小、耐热性能更好。 一种纳米氧化镍的制备方法，包括以下步骤-
(1) 用配位体水溶液和镍盐水溶液反应，得到镍配合物溶液；
(2) 将沉淀剂水溶液加入到步骤(1)的镍配合物溶液中，反应生成沉 淀，经过滤、洗涤、干燥、焙烧，得到纳米氧化镍；
所说的配位体是lg P《5的配位体，3表示配位体与Nr在25 °C和离子
强度1=0时的配合物形成常数；
所说的沉淀剂是能在水中产生OH—、 C03—2或—00CC00—的物质。
步骤(1)中，配位体选自CH3C00—、 SCff和S042-中的一种或几种。
步骤(1)中，镍盐选自水溶性镍盐，例如硝酸镍、氯化镍、溴化镍、碘
化镍和硫酸镍中的一种或几种。
步骤(1)中，镍盐水溶液的浓度为0. 05 3 mol/L，优选为0. 5 2 mol/L。
步骤(l)中，配位体水溶液的浓度为0. 01 3 mol/L，优选为0. 5 2 mol/L。
步骤(1)中，配位体与镍盐的摩尔比为0.5:1 3:1。
步骤(1)中，反应温度为10 95°C，优选为30 60。C。
步骤(1)中，反应时间为0. 1 24h，优选为O. 5 2h。
步骤(2)中，沉淀剂选自氨水、尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、
碳酸钾、碳酸铵、碳酸氢铵、草酸、草酸钠和草酸钾中的一种或几种。
步骤(2)中，沉淀剂水溶液的浓度为0. 05 3 mol/L,优选为0. 5 2 mol/L。
沉淀剂与镍盐的摩尔比为1:1 3:1。
步骤(2)中，反应温度为10 95°C，优选为30 60。C。
步骤(2)中，反应时间为O. 1 24h，优选为3 8h。
步骤(2)中，干燥温度为80 130°C;焙烧温度为300 600°C，焙烧时
间为2 8h。
本发明采用配位沉淀法制备纳米氧化镍，所得到的氧化镍的晶粒度小、耐热性能更好；同时，本发明具有方法简单、操作方便的优点，且在制备过 程中不需要使用表面活性剂，环境污染小。
具体实施例方式
以下结合实施例进一步阐述本发明。
实施例1
量取1.0mol/L的硝酸镍溶液200mL，控制溶液温度为40°C。另配制0. 5 mol/L的乙酸钠溶液500mL，加入上述的硝酸镍溶液中，在40°C混合搅拌0. 5h。 再配制2. Omol/L的氢氧化钠溶液200mL，预热到40°C后加入到硝酸镍和乙酸 钠的混合溶液中，立刻产生氢氧化镍沉淀。加料完毕后，混合物继续在40°C 搅拌老化5h。老化后将混合物过滤，用去离子水洗涤，并在110°C烘干得氢 氧化镍粉末。将上述的氢氧化镍粉末在450°C焙烧5h，得到黑绿色的固体粉 末，X射线粉末衍射表明此粉末为纯相的氧化镍。由X射线衍射峰的宽化经谢 乐公式计算得到此氧化镍的平均晶粒度为7nm，氮吸附法测得氧化镍的比表面 积为128m7g，孔体积为0. 21 mL/g。
对比例1
量取1. 0 mol/L的硝酸镍溶液200 mL，控制溶液温度为40。C。配制2. Omol/L 的氢氧化钠溶液200mL，预热到40°C后加入到硝酸镍溶液中，立刻产生氢氧 化镍沉淀。加料完毕后，混合物继续在4(TC搅拌老化5h。老化后将混合物过 滤，用去离子水洗涤，并在110X烘干得氢氧化镍粉末。将上述的氢氧化镍粉 末在45(TC焙烧5h，得到黑绿色的固体粉末，X射线粉末衍射表明此粉末为纯 相的氧化镍。由X射线衍射峰的宽化经谢乐公式计算得到此氧化镍的平均晶 粒度为44nm，氮吸附法测得氧化镍的比表面积为20mVg，孔体积为0. 11 mL/g。
实施例2取1.5mol/L氯化镍溶液100mL，调节溶液的温度到50°C。向此氯化镍溶 液中加入1. 0 mol/L乙酸铵溶液300mL，并在50T下继续搅拌lh得到澄清的 溶液。配制1. 5mol/L的碳酸钠溶液lOOmL并预热到50°C,将碳酸钠溶液加入 上述的混合溶液中，溶液中立刻产碱式碳酸镍沉淀。将此沉淀在50。C下继续 老化5h。沉淀经过滤、去离子水洗涤，110T烘干后，将得到的碱式碳酸镍粉 末在400。C焙烧6h，得到黑绿色的固体粉末，X射线粉末衍射表明此粉末为纯 相的氧化镍。由X射线衍射峰的宽化经谢乐公式计算得到此氧化镍的平均晶 粒度为10nm，氮吸附法测得氧化镍的比表面积为78mVg，孔体积为0. 22 mL/g。
对比例2
取1. 5 mol/L氯化镍溶液100mL，调节溶液的温度到50°C。配制1. 5mol/L 的碳酸钠溶液100mL并预热到50°C，将碳酸钠溶液加入上述的氯化镍溶液中， 溶液中立刻产生碱式碳酸镍沉淀。将此沉淀在50°C下继续老化5h。沉淀经过 滤、去离子水洗涤，ll(TC烘干后，将得到碱式碳酸镍粉末在400°C焙烧6h， 得到黑绿色的固体粉末，X射线粉末衍射表明此粉末为纯相的氧化镍。由X射 线衍射峰的宽化经谢乐公式计算得到此氧化镍的平均晶粒度为40nm，氮吸附 法测得氧化镍的比表面积为22mVg，孔体积为0.12 mL/g。
实施例3
量取2. 0 mol/L的硝酸镍溶液100 mL，控制溶液温度为60°C。另配制1. 0 mol/L的硫酸钠溶液200mL，加入上述的硝酸镍溶液中，在60°C混合搅拌1. 0h。 再配制1. Omol/L的草酸溶液200mL，预热到60°C后加入到硝酸镍和硫酸钠的 混合溶液中，立刻产生草酸镍的沉淀。加料完毕后，混合物继续在60。C搅拌 老化6h。老化后将混合物过滤，用去离子水洗涤，并在120°C烘干得草酸镍 粉末。将上述的草酸镍粉末在450°C焙烧6h，得到黑绿色的固体粉末，X射线粉末衍射表明此粉末为纯相的氧化镍。由x射线衍射峰的宽化经谢乐公式计
算得到此氧化镍的平均晶粒度为16nm，氮吸附法测得氧化镍的比表面积为 58m7g，孔体积为0. 18 mL/g。
对比例3
量取2.0 mol/L的硝酸镍溶液100 mL，控制溶液温度为60°C。再配制 1.0mol/L的草酸溶液200mL，预热到60°C后加入上述硝酸镍溶液中，立刻产 生草酸镍的沉淀。加料完毕后，混合物继续在60。C搅拌老化6h。老化后将混 合物过滤，用去离子水洗涤，并在120。C烘干得草酸镍粉末。将上述的草酸镍 粉末在450。C焙烧6h，得到黑绿色的固体粉末，X射线粉末衍射表明此粉末为 纯相的氧化镍。由X射线衍射峰的宽化经谢乐公式计算得到此氧化镍的平均 晶粒度为59nm，氮吸附法测得氧化镍的比表面积为14 m7g，孔体积为0.08 mL/g。
实施例4
取1. 0 mol/L氯化镍溶液100mL，调节溶液的温度到40°C。向此氯化镍溶 液中加入1.0 mol/L硫氰化铵溶液250mL，并在40°C下继续搅拌lh。配制 1. 2mol/L的碳酸钾溶液100mL并预热到40°C，将碳酸钾溶液加入上述的混合 溶液中，溶液中立刻产生碱式碳酸镍沉淀。将此沉淀在40。C下继续老化5h。 沉淀经过滤、去离子水洗涤，110T烘干后，将得到碱式碳酸镍粉末在380°C 焙烧7h，得到黑绿色的固体粉末，X射线粉末衍射表明此粉末为纯相的氧化 镍。由X射线衍射峰的宽化经谢乐公式计算得到此氧化镍的平均晶粒度为8nm， 氮吸附法测得氧化镍的比表面积为115mVg，孔体积为O. 19 mL/g。对比例4
取1. 0 moVL氯化镍溶液100mL，调节溶液的温度到40°C。配制1. 2mol/L 的碳酸钾溶液100mL并预热到40°C，将碳酸钾溶液加入上述的氯化镍溶液中， 溶液中立刻产生碱式碳酸镍沉淀。将此沉淀在40°C下继续老化5h。沉淀经过 滤、去离子水洗涤，110。C烘干后，将得到碱式碳酸镍粉末在380°C焙烧7h， 得到黑绿色的固体粉末，X射线粉末衍射表明此粉末为纯相的氧化镍。由X射 线衍射峰的宽化经谢乐公式计算得到此氧化镍的平均晶粒度为29nm，氮吸附 法测得氧化镍的比表面积为27 m7g，孔体积为0.12 mL/g。
权利要求
1.一种纳米氧化镍的制备方法，包括以下步骤(1)用配位体水溶液和镍盐水溶液反应，得到镍配合物溶液；(2)将沉淀剂水溶液加入到步骤(1)的镍配合物溶液中，反应，经过滤、洗涤、干燥、焙烧，得到纳米氧化镍；所说的配位体是1gβ≤5的配位体，β表示配位体与Ni2+在25℃和离子强度I＝0时的配合物形成常数；所说的沉淀剂是能在水中产生OH-、CO3-2或-OOCCOO-的物质。
2. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，配位体选自 CH3C00—、 SCN—和S0广中的一种或几种。
3. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，镍盐选自硝 酸镍、氯化镍、溴化镍、碘化镍和硫酸镍中的一种或几种。
4. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，镍盐水溶液 的浓度为0. 05 3 mol/L。
5. 按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，镍盐水溶液 的浓度为0. 5 2 mol/L。
6. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，配位体水溶 液的浓度为0.01 3 mol/L。
7. 按照权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，配位体水溶 液的浓度为0. 5 2 mol/L。
8. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，配位体与镍盐的摩尔比为 0.5:1 3:1。
9. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，反应温度为 10 95oC。
10. 按照权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，反应温度 为30 60 。C。
11. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，反应时间为0. 1 24h。
12. 按照权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，反应时间为0. 5 2h。
13. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，沉淀剂选自氨水、尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸氢铵、草酸、草酸钠和草酸钾中的一种或几种。
14. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，沉淀剂水溶液的浓度为0. 05 3 mol/L。
15. 按照权利要求14所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，沉淀剂水溶液的浓度为0. 5 2 mol/L。
16. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，沉淀剂与镍盐的摩尔比为1:1 3:1。
17. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，反应温度为10 95°C。
18. 按照权利要求17所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，反应温度为30 60 。C。
19. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，反应时间为0. 1 24h。
20. 按照权利要求19所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，反应时间为3 8h。
21. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，焙烧温度为300 600°C,焙烧时间为2 8h。
全文摘要
本发明涉及一种纳米氧化镍的制备方法，先用配位体水溶液和镍盐水溶液反应，制得镍配合物溶液；然后向镍配合物溶液中加入沉淀剂溶液，制得氢氧化镍，经干燥、焙烧后，得到纳米氧化镍。本发明的方法具有工艺简单、操作方便的特点，且在制备过程中不需要使用表面活性剂，环境污染小。
文档编号C01G53/00GK101624216SQ20081011644
公开日2010年1月13日 申请日期2008年7月10日 优先权日2008年7月10日
发明者关莉莉, 佳 吴, 慕旭宏, 颖 汪, 罗一斌, 舒兴田 申请人:中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院