专利名称：不同形貌β-氢氧化镍的制备方法
技术领域：
本发明属于纳米材料制备领域，具体涉及不同形貌β-氢氧化镍材料的制备方法。
背景技术：
由于结构、尺寸和形貌等因素对材料特性及其应用具有的重要影响，对无机功能材料 的形貌控制研究引起了人们的广泛兴趣。形貌控制研究不仅要求充分发挥材料的本征性 质，还需要通过对材料的结构、尺寸和形貌进行有效控制，从而对其性质进行裁剪和调整。 近年来，新能源材料的开发已成为科学家们的研究焦点，其存在的一个挑战性问题是能否 通过改变材料的形貌有效地提高其电化学性能，从而为新能源材料的开发提供新材料。氢氧化镍是一种重要的氢氧化物功能材料，是镍氢、镍镉等碱性二次电池的主体 正极活性材料，对制约电池的容量、寿命和电化学性能起关键作用。氢氧化镍具有六方层 状结构，有两种晶体结构α-Ni (OH)2和β-Ni (OH)2，对应的充电状态分别为γ-NiOOH和 β -NiOOH0与β -Ni (OH) 2相比，α -Ni (OH) 2具有优越的电化学性能，但是，α -Ni (OH) 2是 一个亚稳态结构，在制备过程中或在强碱性物质中很容易转化为β-Ni (OH)2,因此，目前镍 氢电池的正极都采用β -Ni (OH)2/ β -NiOOH电对循环，因此，发展β -Ni (OH)2的可控合成方 法，制备具有更优越电化学活性的β-Ni (OH)2具有重要意义。有基于此，申请人作出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供了一种制备不同形貌氢氧化镍的方法。采用本发明制备的 β-氢氧化镍具有优秀的电化学性能。所述的不同形貌β-氢氧化镍的制备工艺，具有以下步骤
1、以七水合硫酸镍为原料，乙醇和水为混合溶剂，常温常压下，磁力搅拌使七水合硫酸 镍完全溶解，再向其中依次加入无水乙酸钠和聚乙二醇400，充分混合得混合溶液；
2、将步骤1所配制的混合溶液以3°C/min的加热速率升温至120°C，并在该温度下反 应6h ；
3、将步骤2反应得到的混合物进行分离，得到的绿色固体用无水乙醇清洗干净后，在 80°C下进行烘干，即可得产品。本发明的有益效果如下
1、以七水合硫酸镍为镍盐前驱体，在120°c下反应6h，改变反应方式，就可以有效地制 备不同形貌的氢氧化镍。尤其是可以获得花状和片状氢氧化镍。2、这种制备具有不同形貌β -氢氧化镍的方法步骤简单、且可控性好。3、经产品测试发现，本发明厚度为50 SOnm的纳米片构筑的花状β _氢氧化镍， 其首次放电容量可达235mAh/g，而厚度为100 200nm的片状β -氢氧化镍，首次放电容 量为178mAh/g，本发明证实具有不同形貌氢氧化镍，对产品的电化学性能具有显著的 影响，通过改变产品形貌，可以获得优越的电化学性能。以下通过附图和具体实施例对本发明作进一步说明和证实。
图1是按实施例1制备的花状β-氢氧化镍的扫描电子显微镜(SEM)照片(SEM，JEOL JSM-6360LV，加速电压为 IOkV)；
图2是按实施例2制备的片状β-氢氧化镍的扫描电子显微镜(SEM)照片(SEM，JEOL JSM-6360LV，加速电压为 20kV)。
具体实施例方式
实施例1
按照制备过程进行，在常温常压下，按体积比1:1配制乙醇和去离子水组成的混合溶 剂30mL，再将4X10_3 mol NiS04*7H20加入该混合溶剂中，在磁力搅拌作用下，使七水合硫 酸镍完全溶解，得到澄清溶液。再依次向该澄清溶液中加入2. 16g无水乙酸钠和0.8g聚乙 二醇400，在磁力搅拌作用下，使其完全溶解得亮绿色澄清溶液。将该亮绿色澄清溶液密封 放置于容积为40mL的聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，并将高压釜放入烘箱中，以3°C / min的加热速率加热至120°C，并在该温度下反应6h。待反应结束后将得到的混合物进行离 心分离，将得到的绿色固体用30mL无水乙醇进行清洗，得到的产物在80°C的烘箱中进行烘 干即可得产品。取微量产品用无水乙醇分散得悬浊液，将此悬浊液滴在扫描电子显微镜的 样品台上，自然晾干，再离子溅射镀上一层约5nm的金属钼膜后，即可进行扫描电子显微镜 (SEM)的观察。通过检测测得该产品是由厚度为50 SOnm的纳米片构筑的分级结构，作为镍氢 电池的电极材料，其首次放电容量为235mAh/g。实施例2:
按照制备过程进行，在常温常压下，按体积比1:1配制乙醇和去离子水组成的混合溶 剂30mL，再将4X10_3 mol NiS04*7H20加入该混合溶剂中，在磁力搅拌作用下，使七水合硫 酸镍完全溶解，得到澄清溶液。再依次向该澄清溶液中加入2. 16g无水乙酸钠和0.8g聚 乙二醇400，在磁力搅拌作用下，使其完全溶解得亮绿色澄清溶液。将该亮绿色澄清溶液转 移至容积为50mL的圆底烧瓶中，将圆底烧瓶放入油浴中，以3°C /min的加热速率加热至 120°C，并在该温度下回流反应他。待反应结束后将得到的混合物进行离心分离，将得到的 绿色固体用30mL无水乙醇进行清洗，得到的产物在80°C的烘箱中进行烘干即可得产品。取 微量产品用无水乙醇分散得悬浊液，将此悬浊液滴在扫描电子显微镜的样品台上，自然晾 干，再离子溅射镀上一层约5nm的金属钼膜后，即可进行扫描电子显微镜(SEM)的观察。通过检测测得该产品是由厚度为100 200nm的片状结构，作为镍氢电池的电极 材料，其首次放电容量为178mAh/g。其他实施例
通过改变本发明制备方法中的工艺条件，依次可以获得具有片状、花状、球状、棒状等 形貌的具有纳米结构的β-Ni(0H)2。通过多次实施例后，我们发现
1、纳米材料具有比表面积大、表面活性高等特点，作为电极的活性材料纳米化后，表面 积增大，电流密度降低，极化减小，导致电容量增大，从而具有更优越的电化学活性。2、不同形貌氢氧化镍纳米材料，在电化学性能上有较大区别，本发明实现了 可控地制备具有不同形貌的β-Ni (OH)2，从而为获得更优越电化学性能的产品提供了可 能。
权利要求
1.不同形貌β-氢氧化镍的制备方法，其特征在于，包括如下主要步骤(1 )、以七水合硫酸镍为原料，乙醇和水为混合溶剂，常温常压下，磁力搅拌使七水合硫 酸镍完全溶解，再向其中依次加入无水乙酸钠和聚乙二醇400，充分混合得混合溶液；(2)、将步骤(1)所配制的混合溶液以3°C/min的加热速率升温至120°C，并在该温度 下反应6h ；(3)、将步骤(2)反应得到的混合物进行分离，得到的绿色固体用无水乙醇清洗干净后， 在80°C下进行烘干，即可得产品。
2.根据权利要求1所述的不同形貌氢氧化镍的制备方法，其特征在于在常 温常压下，按体积比1 :1配制乙醇和去离子水组成的混合溶剂30mL，再将4X10_3 mol MS04*7H20加入该混合溶剂中；在磁力搅拌作用下，使七水合硫酸镍完全溶解，得到澄清溶 液；再依次向该澄清溶液中加入2. 16g无水乙酸钠和0. 8g聚乙二醇400，在磁力搅拌作用 下，使其完全溶解得亮绿色澄清溶液；将该亮绿色澄清溶液密封放置于容积为40mL的聚 四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，并将高压釜放入烘箱中，以3°C /min的加热速率加热至 120°C，并在该温度下反应他；待反应结束后将得到的混合物进行离心分离，将得到的绿色 固体用30mL无水乙醇进行清洗，得到的产物在80°C的烘箱中进行烘干即可得产品。
3.根据权利要求1所述的不同形貌氢氧化镍的制备方法，其特征在于在常 温常压下，按体积比1 :1配制乙醇和去离子水组成的混合溶剂30mL，再将4X10_3 mol NiS04-7H20加入该混合溶剂中，在磁力搅拌作用下，使七水合硫酸镍完全溶解，得到澄清溶 液；再依次向该澄清溶液中加入2. 16g无水乙酸钠和0. 8g聚乙二醇400，在磁力搅拌作用 下，使其完全溶解得亮绿色澄清溶液；将该亮绿色澄清溶液转移至容积为50mL的圆底烧瓶 中，将圆底烧瓶放入油浴中，以3°C /min的加热速率加热至120°C，并在该温度下回流反应 6h ；待反应结束后将得到的混合物进行离心分离，将得到的绿色固体用30mL无水乙醇进行 清洗，得到的产物在80°C的烘箱中进行烘干即可得产品。
全文摘要
本发明公开了一种制备不同形貌β-氢氧化镍的方法。采用七水合硫酸镍为镍盐前驱体，乙醇和水作为混合溶剂，无水乙酸钠和聚乙二醇400作为添加剂，在常温常压下混合均匀后，在120℃下反应6h，再经过离心、洗涤、干燥处理后，即可得β-氢氧化镍。通过常压、和高压反应找到了一种制备花状和片状β-氢氧化镍的简单方法。这种制备具有不同形貌β-氢氧化镍的方法简单、效率高，对于研究纳米材料的电化学性能对形貌依赖性具有重要意义。
文档编号C01G53/04GK102134106SQ20111005523
公开日2011年7月27日 申请日期2011年3月9日 优先权日2011年3月9日
发明者沈永淼, 王伟, 王林霞, 陶菲菲 申请人:绍兴文理学院