一种介孔海胆状NiCo2O4纳米固体材料的制备方法与流程

本发明涉及材料合成技术领域，尤其涉及介孔海胆状NiCo₂O₄纳米固体材料的制备方法。

背景技术：

纳米材料的物化性能与材料的尺度、形貌及形态密切相关。利用不同的制备方法可以合成具有不同微观形貌与性能的纳米材料，这是开发材料性质和功能的一种途径。近年来，低维纳米材料逐渐成为研究的热点，在高密度存储、催化、传感器等领域显示出巨大的应用价值，从而受到研究人员的广泛关注。钴酸镍(NiCo₂O₄)是一种典型的尖晶石结构的复合金属氧化物，一种重要的无机功能材料。研究发现，钴酸镍不仅可以作为一种电极材料和磁性材料，而且在电化学传感器、电催化、磁热疗方面也得以广泛应用。因此，近年来钴酸镍备受广大研究者的关注。

目前钴酸镍的制备方法较多，如喷雾热解法，共沉淀法，高分子络合物热解法，静电纺丝法，模板法以及冷冻干燥法等均可合成片状、球状的纳米颗粒及纳米线，但目前就钴酸镍介孔海胆状纳米球的合成还鲜有报道。

专利号CN104269552A公开了一种纳米钴酸镍的制备方法，具体步骤为：将氧化石墨烯置于水中超声分散，硝酸钴和硝酸镍加入到水中搅拌溶解，然后将二种体系混合搅拌均匀，之后将混合体系冷冻干燥，最后将干燥后的粉末进行热处理，获得二维珊瑚状纳米钴酸镍。此发明以氧化石墨烯为模板材料采用热处理的方法，制备了二维珊瑚状纳米钴酸镍。应用此发明制备的二维珊瑚状纳米钴酸镍作为锂离子电池负极材料有较好的应用前景和经济效益。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种介孔海胆状NiCo₂O₄纳米固体材料的制备方法。与其他方法相比，本发明具有反应过程简单，反应时间短，无需任何复杂的操作及特殊的设备等优点。本发明合成的NiCo₂O₄微球大小较为均一、分散性好、呈海胆状且有介孔结构，比表面积较大，具有很好的应用前景。

本发明采取的技术方案为：

一种介孔海胆状NiCo₂O₄纳米固体材料的制备方法，步骤如下：

(1)室温下，将一定量含镍化合物(硫酸镍，硝酸镍，氯化镍中的一种)，含钴化合物(硫酸钴，硝酸钴，氯化钴中的一种)和均相沉淀剂尿素按一定比例溶于一定量的溶剂(水或/和乙醇)中，充分搅拌一定时间，形成稳定的溶液。

(2)将混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温高压反应釜中，在120～180℃下加热12～24h，之后冷却至室温。

(3)所得产物用去离子水和无水乙醇分别清洗1-5遍，离心过滤，于50～60℃下真空干燥。得到NiCo₂O₄前驱体纳米固体材料。

(4)干燥后的产物在空气气氛中一定温度下加热一定时间，制备介孔海胆状NiCo₂O₄纳米固体材料。

上述实验过程得到的介孔海胆状NiCo₂O₄纳米固体材料具有均一介孔结构，实现了发明的目的。

附图说明

图1是制备的介孔海胆状NiCo₂O₄纳米固体材料的XRD图片。

图2是制备的介孔海胆状NiCo₂O₄纳米固体材料的SEM图片。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明。

实施例1：

室温下，将1mmol氯化镍，2mmol氯化钴和12mmol尿素溶于50ml水和30ml乙醇中，置于磁力搅拌器上，充分搅拌使之全部溶解。搅拌30min后，将溶液转移一个100ml的具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温高压反应釜中，置于马弗炉中在160℃下水热反应18h，然后冷却至室温，所得产物用无水乙醇清洗三遍，除去可能残余的杂质，离心过滤，在60℃下真空干燥。将干燥后的产物在空气气氛中于500℃下煅烧2h。得到具有介孔海胆状NiCo₂O₄纳米固体材料(如图1、图2所示)。

实施例2：

室温下，将1mmol氯化镍，2mmol氯化钴和12mmol尿素溶于50ml水和30ml乙醇中，置于磁力搅拌器上，充分搅拌使之全部溶解。搅拌30min后，将溶液转移一个100ml的具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温高压反应釜 中，置于马弗炉中在120℃下水热反应12h，然后冷却至室温，所得产物用无水乙醇清洗三遍，除去可能残余的杂质，离心过滤，在60℃下真空干燥。将干燥后的产物在空气气氛中于400℃下煅烧2h。得到NiCo₂O₄纳米固体材料。

实施例3：

室温下，将1mmol硫酸镍，2mmol硫酸钴和15mmol尿素溶于50ml水和30ml乙醇中，置于磁力搅拌器上，充分搅拌使之全部溶解。搅拌30min后，将溶液转移一个100ml的具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温高压反应釜中，置于马弗炉中在180℃下水热反应24h，然后冷却至室温，所得产物用无水乙醇清洗三遍，除去可能残余的杂质，离心过滤，在60℃下真空干燥。将干燥后的产物在空气气氛中于600℃下煅烧30min。得到NiCo₂O₄纳米固体材料。

实施例4：

室温下，将1mmol硫酸镍，2mmol硫酸钴和15mmol尿素溶于80ml水中，置于磁力搅拌器上，充分搅拌使之全部溶解。搅拌30min后，将溶液转移一个100ml的具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温高压反应釜中，置于马弗炉中在160℃下水热反应12h，然后冷却至室温，所得产物用无水乙醇清洗三遍，除去可能残余的杂质，离心过滤，在60℃下真空干燥。将干燥后的产物在空气气氛中于500℃下煅烧1h。得到NiCo₂O₄纳米固体材料。

实施例5：

室温下，将1mmol硝酸镍，2mmol硝酸钴和18mmol尿素溶于80ml水中，置于磁力搅拌器上，充分搅拌使之全部溶解。搅拌30min后，将溶液转移一个100ml的具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温高压反应釜中，置于马弗炉中在120℃下水热反应18h，然后冷却至室温，所得产物用无水乙醇清洗三遍，除去可能残余的杂质，离心过滤，在60℃下真空干燥。将干燥后的产物在空气气氛中于400℃下煅烧1h。得到NiCo₂O₄纳米固体材料。

实施案例6：

室温下，将1mmol硝酸镍，2mmol硝酸钴和18mmol尿素溶于50ml水和30ml乙醇中，置于磁力搅拌器上，充分搅拌使之全部溶解。搅拌30min后，将溶液转移一个50ml的具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温高压反应釜中， 置于马弗炉中在180℃下水热反应12h，然后冷却至室温，所得产物用无水乙醇清洗三遍，除去可能残余的杂质，离心过滤，在60℃下真空干燥。将干燥后的产物在空气气氛中于600℃下煅烧1h。得到NiCo₂O₄纳米固体材料。