一种类泡沫氧化亚钴纳米材料及其制备方法
【专利摘要】本发明属于纳米材料【技术领域】，具体为一种类泡沫氧化亚钴纳米材料及其制备方法。本发明以硫氰酸亚钴为前驱体，合成类泡沫氧化亚钴纳米材料。本发明工艺简单，条件温和，容易生产。本发明制得的类泡沫氧化亚钴纳米材料可作为先进功能材料应用。
【专利说明】一种类泡沬氧化亚钴纳米材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米材料【技术领域】，具体涉及一种类泡沫氧化亚钴纳米材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]氧化亚钴(CoO)由于具有特殊的结构和性能，已引起人们广泛的研究。氧化亚钴是制造各种功能合金和特种钴盐的重要原料，在航空、航天、电器、机械制造、化学和陶瓷工业等广泛领域有重要的作用。作为一种高熔点和稳定性良好的磁性金属氧化物，氧化亚钴在磁性材料的研究中地位重要。近年来，氧化亚钴还广泛应用于充电电池和传感器等领域。
[0003]氧化亚钴纳米材料与本体材料相比有更优良的性能。氧化亚钴纳米材料的制备方法已有很多，包括:溶胶-凝胶法、微乳液法、液相沉淀-热分解法、以及电解法等，但是能够工业化生产的工艺方法目前还很少。因此，低成本制备氧化亚钴纳米材料具有重要意义。[(I)董成勇，湛菁，张传福，部建辉，硬质合金，2005,22 (2):117]
最近，发明人发现硫氰酸盐体系与一般的化学体系不同，有特殊的性质。比如:硫氰酸亚铜能够很容易同氢氧化钠反应，并且直接生成氧化亚铜纳米线材料。其中，用于化学合成的硫氰酸亚铜既可以采用薄膜形态，也可以采用粉末形态。[(2)徐伟，肖星星，夏鹏，一种氧化亚铜纳米线多孔薄膜及其制备方法和应用，发明专利申请号:2014100140030 ; (3)徐伟，肖星星，夏鹏，孙倩，田果，一种氧化亚铜纳米线材料及其简易制备方法，发明专利申请号:2014100188097 ;( 4 )徐伟，肖星星，夏鹏，孙倩，田果，一种氧化亚铜纳米线材料的制备方法，发明专利申请号:2`014100314653]
本发明发现，以硫氰酸亚钴为前驱体，在碱溶液作用下，也可以快速合成氧化亚钴纳米材料。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种工艺简单、成本低、并且容易批量生产的类泡沫氧化亚钴纳米材料的制备方法。
[0005]采用本发明提出的制备方法，制得的氧化亚钴纳米材料具有特殊的纳米泡沫结构，存在大量纳米尺度的皱褶，包括纳米尺度的突起和缝隙。这种结构特征会极大地提高材料的表面积，并在内部包埋纳米空间。
[0006]本发明提出类泡沫氧化亚钴纳米材料的制备方法，是以硫氰酸亚钴为前体，通过与碱溶液反应来制备氧化亚钴纳米材料。为了操作方便和降低成本，本发明以可溶性二价钴盐和硫氰酸盐的混合水溶液制备硫氰酸亚钴，再与碱溶液反应，制备得到类泡沫氧化亚钴纳米材料。
[0007]本发明中，所述二价钴盐可采用二氯化钴；硫氰酸盐可采用硫氰酸钠；碱溶液可采用氢氧化钠水溶液。[0008]本发明的具体制备步骤如下:
将二氯化钴水溶液和硫氰酸钠水溶液混合，搅拌均匀；再加入氢氧化钠水溶液中，反应一段时间；然后抽滤，洗涤，干燥，即得氧化亚钴纳米材料；
所述二氯化钴水溶液和硫氰酸钠水溶液的浓度为ο.1摩尔/升；所述氢氧化钠水溶液的浓度为0.03、.5摩尔/升；
反应时间为1-48小时。
[0009]本发明中，所述反应的过程中，可以采用超声波辅助合成、机械搅拌、旋转搅拌(不含搅拌子)或者混合均匀后再静置等反应方法。具体可根据实际需要选择其中之一种。
[0010]粉末X-射线衍射(XRD)分析证明制得的纳米材料是氧化亚钴。在有些实验条件下，产物中会混有水合氧化亚钴，但可以通过热分解转换成氧化亚钴。
[0011]扫描电子显微镜(SHM)观察显示制得的氧化亚钴具有特殊的纳米泡沫结构，存在大量纳米尺度的皱褶，包括纳米尺度的突起和缝隙。这种结构特征会极大地提高材料的表面积，并在内部包埋纳米空间。
[0012]本发明提出的制备方法非常简单，容易生产。在实际生产过程中，可以根据具体情况放大生产规模，包括提高溶液浓度。
[0013]本发明中施用的硫氰酸盐在实际生产过程中可以回收和循环使用，既节约成本，也降低排放量。与其他合成方法相比，本发明的合成方法不仅成本低，而且对环境的影响也大大降低。
[0014]本发明制得的这种类泡沫氧化亚钴纳米材料有广泛的用途，可作为制造各种功能合金和特种钴盐的重要原料，也可以应用于磁性材料、充电电池、传感器以及吸附等领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为类泡沫氧化亚钴纳米材料的SEM图像。
[0016]图2为更高分辨率下，类泡沫氧化亚钴纳米材料的SEM图像。
【具体实施方式】
[0017]下面通过实施例进一步描述本发明提出的类泡沫氧化亚钴纳米材料的制备方法。
[0018]实施例1
往反应瓶中加入100毫升二氯化钴水溶液(浓度:0.1摩尔/升)，再加入40毫升硫氰酸钠水溶液(浓度:0.5摩尔/升),搅拌10分钟后,再将此混合溶液加入盛有400毫升的氢氧化钠水溶液(浓度:0.05摩尔/升)中,用超声波作用I小时,抽滤,洗涤,干燥,即得氧化亚钴纳米材料。
[0019]粉末X-射线衍射(XRD)分析结果与已知氧化亚钴的分析结果一致，证明产物是氧化亚钴。但产物中还混有水合氧化亚钴。
[0020]图1、图2中显示存在大量纳米尺度的皱褶，包括纳米尺度的突起和缝隙。
[0021]实施例2
往反应瓶中加入100毫升二氯化钴水溶液(浓度:0.1摩尔/升)，再加入40毫升硫氰酸钠水溶液(浓度:0.5摩尔/升),搅拌10分钟后,再将此混合溶液加入盛有400毫升的氢氧化钠水溶液(浓度:0.1摩尔/升)中，反应2小时，抽滤，洗涤，干燥，即得氧化亚钴纳米材料。
[0022]结构分析证实产物是氧化亚钴。
[0023]典型的SEM图像类似实施例`1的结果。
【权利要求】
1.一种类泡沫氧化亚钴纳米材料的制备方法，其特征在于，以硫氰酸亚钴为前驱体，合成类泡沫氧化亚钴纳米材料；具体以二价钴盐和硫氰酸盐的混合水溶液来制备硫氰酸亚钴，再与碱溶液混合，通过化学反应制备得到氧化亚钴纳米材料。
2.根据权利要求1所述的类泡沫氧化亚钴纳米材料的制备方法，其特征在于，所述二价钴盐采用二氯化钴；所述硫氰酸盐采用硫氰酸钠；所述碱溶液采用氢氧化钠水溶液。
3.根据权利要求2所述的类泡沫氧化亚钴纳米材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下: 将二氯化钴水溶液和硫氰酸钠水溶液混合，搅拌均匀；再加入氢氧化钠水溶液中，反应一段时间；然后抽滤，洗涤，干燥，即得氧化亚钴纳米材料； 所述二氯化钴水溶液和硫氰酸钠水溶液的浓度为ο.1-1摩尔/升；所述氢氧化钠水溶液的浓度为0.03、.5摩尔/升； 反应时间为1-48小时。
4.根据权利要求3所述的类泡沫氧化亚钴纳米材料的制备方法，其特征在于所述反应的过程中，采用超声波辅助合成、机械搅拌、旋转搅拌或者混合均匀后再静置的反应方法。
5.由权利要求1所述制备 方法获得的氧化亚钴纳米材料。
【文档编号】C01G51/04GK103771543SQ201410041050
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】徐伟, 夏鹏, 肖星星, 孙倩, 田果 申请人:复旦大学