專利名稱：八面體鎳納微材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及鎳納微材料，特別是涉及一種利用熱分解-還原工藝生成八面體鎳納
微材料的簡易方法。
背景技術：
近年來，多形態的鎳基納微米材料(鎳，氧化鎳等)在電磁屏蔽及吸波材料、可再 充電電池、化學催化材料、光電子材料及磁記錄材料等領域的應用引起了廣泛的關注。一 方面是由于其具有原料豐富、價格便宜、無毒等優點；另一方面是由于其具有化學穩定性能 和抗氧化性能好，導電性能和鐵磁性能強等優點，同時其高的比表面積和體積效應預計可 帶來新的物理化學特性。而納米材料的形態是影響其性能的關鍵因素。為此，人們先后開 發了電解法、羰基鎳熱分解法、加壓氫氣還原法、蒸發_冷凝法、溶液還原法等多種合成工 藝，并制備出的顆粒、線、管、中空球、片等鎳基納微米材料。而最近八面體形狀的粒子因其 特殊的形態而備受關注。文獻《Angew. Chem. Int. Ed.》[2006,45(23) :3825-3829]公布了 采用模板沉積法制備八面體Si02納米籠；文獻《Crystal Growth & Design》[2007， 7 (12): 2415-2418]公布了以碳為模板采用碳熱還原制備中空Ni0納米八面體；文獻《Mater. Lett.》[2007,61 (11-12) :2281-2283]公布了以陰/陽離子表面活性劑為結構指示劑通過 液相還原得到八面體Cu20納米晶。而有關Ni微/納米八面體粒子的固相合成，國內外尚 未見報道。同時這些文獻所公布的制備方法引入了多種化學試劑、采用復雜多步的模板工 藝或采用特殊的活性劑，因而存在純度低、工藝復雜、效率低、成本高等缺點，致使其應用受 到限制。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是為克服已有技術之不足，提供一種高純度的Ni納 微米材料。再一 目的是提供一種簡便快捷的制備八面體納微粒子的方法。
本發明解決其技術問題采用以下的技術方案 本發明提供的八面體鎳(Ni)納微材料的制備方法，該方法采用熱分解-還原工
藝，具體是以鎳的硝酸鹽為原料，將其加入到容器中進行熱分解反應，熱分解反應的時間
30分鐘 10小時，熱分解反應的溫度300 500°C ;將熱分解反應生成的灰黑色的物質經
過離子水或乙醇洗滌、過濾和干燥工序后，得到氧化鎳(Ni0)八面體納微材料；將NiO八面
體納微材料采用還原性氣體在300 45(TC還原，得到所述八面體Ni納微材料。 所述的容器可以由鐵、鋁、銅、玻璃、陶瓷或石英制成。 所述的還原性氣體可以是^、CO中的一種，或其與N2、Ar的混合氣體。 在Ni0八面體納微材料還原過程中，還原時間為0. 5 10小時。 本發明制備的八面體Ni0納微材料和八面體Ni納微材料，其在制備催化劑材料中
的應用。 本發明制備的八面體Ni納微材料，其在制備微波吸收材料中的應用。
本發明與現有技術相比具有以下的主要優點
其一 .操作簡單，對設備的要求不高； 其二 .制備流程新穎；形成機理獨特，易于工業應用推廣； 其三.反應過程不需添加任何模、板表面活性劑或結構指引劑，并且純度高，成本 低，效率高，易于實現工業化； 其四.采用本方法合成的八面體納微粒子純度高，雜質含量少，并且用途廣，例如 作為催化劑材料、微波吸收材料，可以明顯提高催化和微波吸收性能，有顯著的經濟和社會效益。
圖1和圖2是實施例1所得的產物在掃描電鏡下觀測到的SEM形貌。 圖3和圖4是實施例1所得的產物的元素組成分析EDS圖譜和物相分析XRD曲線圖。 圖5和圖6是實施例2所得的產物在掃描電鏡下觀測到的SEM形貌。 圖7是實施例3所得的產物在掃描電鏡下觀測到的SEM形貌。 圖8是實施例4所得的產物在掃描電鏡下觀測到的SEM形貌。 圖9和圖10是實施例5所得的產物在掃描電鏡下觀測到的SEM形貌。 圖11是實施例5所得的產物的物相分析XRD曲線圖。 圖12是實施例6所得的產物在掃描電鏡下觀測到的SEM形貌。 圖13是實施例1所得產物按實施例7方法所測的電化學伏安曲線圖。 圖14是實施例5所得產物按實施例7方法所測的電化學伏安曲線圖。 圖15是實施例5所得產物按實施例8方法所測的電磁參數。 圖16是實施例5所得產物的反射率曲線。
具體實施例方式
下面結合實施例及附圖對本發明作進一步說明，但本發明的內容不局限于下面的 實施例。 本發明提供了一種由熱分解_還原工藝制備氧化鎳、鎳八面體納微粒子的簡易方
法。所述的氧化鎳、鎳八面體納微粒子分別采用下面的反應式合成
2M(M 3)2 -6//2<9~^>2^<9 + (92亇+4M92亇+12//2(9個 (n
2 2 (2) 本發明的氧化鎳和鎳外觀分別為灰黑色和黑色。
下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，但不限定本發明。
實施例1 : 將裝有10克硝酸鎳的4cmX6cmX1.5cm的陶瓷方舟放置在箱式高溫爐中，在 30(TC加熱30分鐘，隨爐冷卻后，將反應生成的灰黑色物質洗滌過濾，并用去離子水和乙醇洗滌數次，然后在烘箱中8(TC干燥12小時。所得產物的形貌如圖1和圖2所示，元素組成 (圖3)和物相分析(見圖4)表面該產物為八面體NiO納微粒子。
實施例2 : 采用實施例1中的工藝，當反應時間為5小時，如圖5和圖6所示也可以得到八面
體NiO納微粒子。 實施例3 : 采用實施例1中的工藝，當熱分解溫度為500°C ，反應時間為5小時，如圖7所示也 可以得到八面體Ni0納微粒子。
實施例4 : 采用實施例1中的工藝，當熱分解溫度為700°C ，反應時間為3小時，如圖8所示只
能得到多面體NiO納米粒子。 實施例5 : 將實施例l中獲得的八面體NiO納微粒子放置在還原爐中，通入體積比為l : l的 H2/N2混合氣體在30(TC還原反應1小時，然后在氮氣保護下隨爐冷卻，得到形貌如圖9和圖 10所示黑色的多孔八面體Ni納微粒子。從圖11中的物相分析XRD圖譜可見，無其它雜相 存在。 實施例6 : 將實施例1中獲得的八面體NiO納微粒子放置在還原爐中，通入體積比為1 : 1 的H2/N2混合氣體在45(TC還原反應1小時，然后在氮氣保護下隨爐冷卻，得到形貌如圖12 所示，由大量顆粒組成的八面體Ni納微粒子。
實施例7 : 將實施例1和實施例5中獲得的八面體NiO納微粒子和八面體Ni納微粒子分別 摻入到碳糊電極(CPE)中制備修飾電極，分別在0. 1M KC1、0. 1M KCl+lmM H202溶液中測 試伏安曲線。結果分別如圖13和14所示。可見，修飾有NiO后的CPE電極在較低的電位 (0. 15V)下氧化電流明顯增加，而修飾有Ni的CPE電極在較寬的電位下(0. 5-1. IV)氧化電 流明顯增加，這說明NiO和Ni八面體納微粒子的固定有利于H202的催化氧化。這種特性表 明該八面體Ni和NiO納微材料在催化領域具有重要的應用前景。
實施例8 : 將實施例5中獲得的八面體Ni粒子與石蠟按l : 1的質量比加熱混合均勻，用 模具制成外徑7. Omm、內徑3. 02薩，高約3. 5mm的同軸試件后，在美國Agilent公司生 產N5230型矢量網絡分析儀上用同軸法測量其在2 18GHz范圍內的微波電磁參數如圖 15所示。可見，與購買的羰基鎳粉相比，所制備的八面體Ni納微材料具有明顯高的介電 常數實部和虛部，這暗示其具有更高的儲存和損耗電能的能力。基于所測電磁參數，計算 其反射損耗曲線如16所示，可見，當Ni的體積分數為4%，在12. 8GHz對應的最大損耗 為-37. 9dB，特別是涂層厚度為1.8-10. Omm，在2-18GHz范圍內，小于_20dB(對應99 % 的損耗)的頻帶寬為12GHz。此值高于文獻Fe/SmO的0. 57GHz[J Alloys Compounds, 2002,301 :330-332]， Fe/Fe3B/Y203的3.8GHz[J Phys. D :Appl.Phys. 2004，37 :2737]， Fe/ Z-Ba-ferrite的8. 5GHz[Appl. Phys. Lett. 2003，83 :4017]， Fe/C的3. 9GHz[Appl. Phys-Lett. 2006， 88 :062503] ， Ni(C)的7. 8GHz[App1. Phys. Lett. 2006,89 :053115]，以及純Fe
5納米粒子的9. 8GHz [Powder Metall. Ind. 2006， 16 :11]。此處的寬頻帶、高吸收的特性表明 該八面體Ni納微材料在微波電磁屏蔽與吸收領域將具有重要的應用前景。
權利要求
一種八面體鎳納微材料的制備方法，其特征是該八面體鎳的納微材料是由熱分解-還原工藝制成，該方法是以鎳的硝酸鹽為原料，將其加入到容器中進行熱分解反應，反應的時間30分鐘～10小時，反應的溫度300～500℃；將反應生成的灰黑色的物質經過離子水或乙醇洗滌、過濾和干燥工序后，得到八面體氧化鎳納微材料；將八面體氧化鎳納微材料采用還原性氣體在300～450℃還原，得到所述八面體鎳納微材料。
2. 如權利要求1所述的八面體鎳納微材料的制備方法，其特征在于所述的容器是由鐵、鋁、銅、玻璃、陶瓷或石英制成。
3. 如權利要求1所述的八面體鎳納微材料的制備方法，其特征在于所述的還原性氣體是H2、 C0中的一種，或其與N2、 Ar的混合氣體。
4. 如權利要求1所述的八面體鎳納微材料的制備方法，其特征在于還原的時間為0. 5 10小時。
5. 權利要求1至4中任一權利要求所述方法制備的八面體氧化鎳納微材料和八面體鎳 納微材料，其在制備催化劑材料中的應用。
6. 權利要求1至4中任一權利要求所述方法制備的八面體鎳納微材料，其在制備微波 吸收材料中的應用。
全文摘要
本發明涉及八面體鎳納微材料的制備方法，采用熱分解-還原工藝，即以鎳的硝酸鹽為原料，將其加入到容器中進行熱分解反應，反應的時間30分鐘～10小時，反應的溫度300～500℃；將反應生成的灰黑色的物質經過洗滌、過濾和干燥工序后，得到八面體氧化鎳納微材料；再將八面體氧化鎳納微材料采用還原性氣體在300～450℃還原，得到所述八面體鎳納微材料。本發明制備流程簡單，形成機理獨特，易于工業應用推廣；反應過程不需添加任何模、板表面活性劑或結構指引劑，成本低，效率高；本發明合成的材料純度高，其優良的微波吸收性能和化學催化作用，適用于制備催化劑或微波吸收材料，具有顯著的經濟效益和社會效益。
文檔編號B22F9/26GK101786171SQ20101010058
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月22日 優先權日2010年1月22日
發明者喬儒, 華橋, 吳文華, 李君 , 李良超, 童國秀, 繆煜清 申請人:浙江師范大學