专利名称：一种多孔钴酸镍材料的溶胶凝胶制备方法
技术领域：
本发明涉及一种无机多孔材料的制备方法，具体地说是一种多孔钴酸镍材料的溶 胶凝胶制备方法。
背景技术：
MCo2O4是一种尖晶石型的复合氧化物，近年来的研究发现钴酸镍在许多方面有 很好的应用，是一种重要的无机功能材料。例如，钴酸镍在碱性电解液中是很好的电极材 料，可以作为电化学电容器的活性电极，而且对某些物质表现出良好的催化活性。有人发现 NiCo2O4对H2A电化学还原具有高的催化活性和稳定性，在石油工业中对氧的析出有较高的 催化活性。经研究钴酸镍还表现出优良的磁学性能。目前对于钴酸镍的制备方法研究还很少，制备出结构均勻的孔径小于200nm的多 孔钴酸镍材料未见报道。前人制备钴酸镍材料的方法主要有高温固相法，水热法，溶胶凝胶 法等。高温固相反应要求较高的温度，通常会造成颗粒分布不均勻，分散性不好。对于水热 法而言，反应需在较高温度和压力下进行，对于反应条件和设备材质要求较高，难以工业化 扩大生产。而溶胶凝胶法在一定程度上克服了上述几种方法的缺点和不足，可以在较为温 和的条件下实现材料的大量合成，已经成为当前制备材料的重要手段之一。在前人制备钴 酸镍的溶胶凝胶方法中，多数方法是用高分子有机物作为金属离子的配体，用有机物作为 溶剂，但是高分子有机物价格昂贵、不环保而且很多有机物对人体有害。因此我们希望找到 一种工艺简单、原料价格便宜、环保且对人体无害的溶胶凝胶制备钴酸镍的方法。
发明内容
本发明是为了避免上述现有技术的不足之处，提供一种可控性好、相纯度高、结构 均勻的多孔钴酸镍材料的溶胶凝胶制备方法。本发明解决技术问题采用如下技术方案本发明多孔钴酸镍材料的溶胶凝胶制备方法的特点在于按以下步骤操作a、将醋酸钴和醋酸镍溶于蒸馏水，配成醋酸盐水溶液，使得所述醋酸盐水溶液中 醋酸钴的浓度为0.16-0. 5mol/L，所述醋酸钴和所述醋酸镍添加量的摩尔比为2 1 ；b、将柠檬酸溶于蒸馏水中，配成柠檬酸水溶液，然后将所述柠檬酸水溶液加入步 骤a所得醋酸盐水溶液中得混合溶液，所述醋酸钴和醋酸镍的摩尔数之和与所述柠檬酸的 摩尔数之比为1-2:1;C、向所述混合溶液中加蒸馏水稀释，使得所述混合溶液中醋酸钴的浓度为 0. 016-0. 05mol/L，得稀释溶液；将所述稀释溶液于120_130°C干燥12-16小时得前躯体；d、将所述前躯体粉碎并过200目筛，然后在350-400°C煅烧2-3小时即得多孔钴酸 镍材料。本发明多孔钴酸镍材料的溶胶凝胶制备方法的特点也在于所述步骤C中向所述 混合溶液中加蒸馏水稀释，使得所述混合溶液中醋酸钴的摩尔浓度为0. 016-0. 03mol/L。
本发明多孔钴酸镍材料的溶胶凝胶制备方法的特点也在于所述步骤b中所述醋 酸钴和醋酸镍添加的摩尔数之和与所述柠檬酸添加的摩尔数之比为1 1。本发明多孔钴酸镍材料的溶胶凝胶制备方法的特点也在于所述步骤d中煅烧温 度为380-400°C，煅烧时间为2. 5-3小时。本发明采用的是金属螯合凝胶法，所得钴酸镍为尖晶石型，其特点是结构均勻的 多孔状，孔径小于200nm。与已有技术相比本发明的有益效果体现在1、本发明采用溶胶凝胶法合成多孔钴酸镍材料，与其他化学合成方法相比具有绿 色环保、工艺简单、无废水废渣、低温低压等优点。2、本发明所得钴酸镍材料为尖晶石型立方相、纯度高、结晶度高、多孔、孔径分布 均勻且孔径尺寸小于200nm。由于材料的形貌是均勻的多孔状，具有体积密度小、比表面积 大、比力学性能高等特性，是一种新型的结构功能材料，可用于催化反应工程、电化学和石 油化工等领域。
四
图1为本发明实施例1-5制备的多孔钴酸镍材料的XRD图。其中曲线1为实施例 1制备的多孔钴酸镍材料的XRD曲线；曲线2为实施例2制备的多孔钴酸镍材料的XRD曲 线；曲线3为实施例3制备的多孔钴酸镍材料的XRD曲线；曲线4为实施例4制备的多孔钴 酸镍材料的XRD曲线；曲线5为实施例5制备的多孔钴酸镍材料的XRD曲线。图2为本发明实施例1制备的多孔钴酸镍材料的扫描电镜照片。
五具体实施例方式为更好理解本发明，下面结合附图和实例对本发明做进一步说明，但是本发明要 求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。实施例1 本实施例的多孔钴酸镍材料的溶胶凝胶制备方法按以下步骤操作将50mL浓度为0. 32mol/L的醋酸钴溶液和50mL浓度为0. 16mol/L的醋酸镍溶液 混合，配成醋酸盐水溶液，然后向醋酸盐水溶液中加入50mL浓度为0. 48mol/L的柠檬酸水 溶液，再加蒸馏水稀释使醋酸钴在混合后溶液中的摩尔浓度为0. 016mol/L，搅拌混合均勻 后置于干燥箱中，在120°C下干燥16小时得前驱体，将所得前躯体研磨粉碎并过200目筛， 放在管式炉中于400°C煅烧2h，即得多孔钴酸镍材料。实施例2 本实施例的多孔钴酸镍材料的溶胶凝胶制备方法按以下步骤操作将50mL浓度为0. 32mol/L的醋酸钴溶液和50mL浓度为0. 16mol/L的醋酸镍溶液 混合，配成醋酸盐水溶液，然后向醋酸盐水溶液中加入50mL浓度为0. 48mol/L的柠檬酸水 溶液，再加蒸馏水稀释使醋酸钴在混合后溶液中的摩尔浓度为0. 016mol/L，搅拌混合均勻 后置于干燥箱中，在130°C下干燥12小时得前驱体，将所得前躯体研磨粉碎并过200目筛， 放在管式炉中于350°C煅烧3h，即得多孔钴酸镍材料。实施例3
本实施例的多孔钴酸镍材料的溶胶凝胶制备方法按以下步骤操作将50mL浓度为0. 32mol/L的醋酸钴溶液和50mL浓度为0. 16mol/L的醋酸镍溶液 混合，配成醋酸盐水溶液，然后向醋酸盐水溶液中加入50mL浓度为0. 48mol/L的柠檬酸水 溶液，再加蒸馏水稀释使醋酸钴在混合后溶液中的摩尔浓度为0. 03mol/L，搅拌混合均勻后 置于干燥箱中，在125°C下干燥14小时得前驱体，将所得前躯体研磨粉碎并过200目筛，放 在管式炉中于380°C煅烧2h，即得多孔钴酸镍材料。实施例4 本实施例的多孔钴酸镍材料的溶胶凝胶制备方法按以下步骤操作将50mL浓度为1. Omol/L的醋酸钴溶液和50mL浓度为0. 5mol/L的醋酸镍溶液混 合，配成醋酸盐水溶液，然后向醋酸盐水溶液中加入50mL浓度为1. 5mol/L的柠檬酸水溶 液，再加蒸馏水稀释使醋酸钴在混合后溶液中的摩尔浓度为0. 05mol/L，搅拌混合均勻后置 于干燥箱中，在120°C下干燥16小时得前驱体，将所得前躯体研磨粉碎并过200目筛，放在 管式炉中于400°C煅烧2h，即得多孔钴酸镍材料。实施例5 本实施例的多孔钴酸镍材料的溶胶凝胶制备方法按以下步骤操作将50mL浓度为1. Omol/L的醋酸钴溶液和50mL浓度为0. 5mol/L的醋酸镍溶液混 合，配成醋酸盐水溶液，然后向醋酸盐水溶液中加入50mL浓度为0. 75mol/L的柠檬酸水溶 液，再加蒸馏水稀释使醋酸钴在混合后溶液中的摩尔浓度为0. 04mol/L，搅拌混合均勻后置 于干燥箱中，在130°C下干燥12小时得前驱体，将所得前躯体研磨粉碎并过200目筛，放在 管式炉中于400°C煅烧2h，即得多孔钴酸镍材料。实施例1-5制备的多孔钴酸镍材料的XRD测试结果见图1中曲线1-5，从图1可以 看出所有衍射峰都能与底部的尖晶石型的标准峰相对应，由此可知所得钴酸镍为立方相尖 晶石型结构。实施例1-5制备的多孔钴酸镍材料的SEM测试结果见图2，将材料放大10000倍， 我们可以清晰的看到材料的表面结构。其特征是结构均勻，多孔，孔径小于200nm。由于 材料的形貌是均勻的多孔状，具有体积密度小、比表面积大、比力学性能高等特性，是一种 新型的结构功能材料，可用于催化反应工程、电化学和石油化工等领域。
权利要求
1.一种多孔钴酸镍材料的溶胶凝胶制备方法，其特征在于按以下步骤操作a、将醋酸钴和醋酸镍溶于蒸馏水，配成醋酸盐水溶液，使得所述醋酸盐水溶液中醋酸 钴的浓度为0.16-0. 5mol/L，所述醋酸钴和所述醋酸镍添加量的摩尔比为2 1 ；b、将柠檬酸溶于蒸馏水中，配成柠檬酸水溶液，然后将所述柠檬酸水溶液加入步骤a 所得醋酸盐水溶液中得混合溶液，所述醋酸钴和醋酸镍的摩尔数之和与所述柠檬酸的摩尔 数之比为1-2:1;c、向所述混合溶液中加蒸馏水稀释，使得所述混合溶液中醋酸钴的浓度为 0. 016-0. 05mol/L，得稀释溶液；将所述稀释溶液于120_130°C干燥12-16小时得前躯体；d、将所述前躯体粉碎并过200目筛，然后在350-400°C煅烧2-3小时即得多孔钴酸镍材料。
2.根据权利要求1所述的多孔钴酸镍材料的溶胶凝胶制备方法，其特征在于所述 步骤c中向所述混合溶液中加蒸馏水稀释，使得所述混合溶液中醋酸钴的摩尔浓度为 0.016-0. 03mol/L。
3.根据权利要求1所述的多孔钴酸镍材料的溶胶凝胶制备方法，其特征在于所述步 骤b中所述醋酸钴和醋酸镍添加的摩尔数之和与所述柠檬酸添加的摩尔数之比为1 1。
4.根据权利要求1所述的多孔钴酸镍材料的溶胶凝胶制备方法，其特征在于所述步 骤d中煅烧温度为380-400°C，煅烧时间为2. 5-3小时。
全文摘要
本发明公开了一种多孔钴酸镍材料的溶胶凝胶制备方法，首先将醋酸钴和醋酸镍溶于蒸馏水中配成醋酸盐水溶液，然后加入柠檬酸水溶液并混合均匀，加蒸馏水稀释至醋酸钴的浓度为0.016-0.05mol/L得稀释溶液，干燥后得前躯体；将前驱体粉碎煅烧后即得多孔钴酸镍材料。本发明制备工艺简单，绿色环保，所得钴酸镍为尖晶石型立方相、纯度高、结晶度高、多孔、孔径分布均匀且孔径尺寸小于200nm。
文档编号C01G53/00GK102092797SQ20111003349
公开日2011年6月15日 申请日期2011年1月30日 优先权日2011年1月30日
发明者吴烨钦, 周青青, 计娉婷, 陈祥迎 申请人:合肥工业大学