[发明专利]一种镍纳米空心球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米空心球的制备方法，尤其涉及一种镍纳米空心球的制备方法。

背景技术

就纳米材料而言，其化学和物理性质在很大程度上依赖与其尺寸的大小，这些独特的性质导致了它们在机械、染料、电子、磁学等领域具有很广泛的应用。近年来，具有均一物理和化学性质的单分散胶体纳米颗粒引起了广泛的注意，因为它们也在许多领域具有重要的用途，比如在光子晶体、微芯片反应器等方面。目前，在单分散的二氧化硅和聚苯乙烯的胶体纳米微球的基础上，许多比较特殊结构的无机球体被制备出，尤其是金属的空心纳米球。中空球体由于内部空腔的存在而使材料具有许多特殊的性能，由于它们的磁学、光学及其他的物理性能而引起了大家的广泛关注。例如，其孔内可以填充可挥发的小分子物质如水、烃类、酮类等，或其它具有特殊功能的化合物如蛋白质、药物分子等。对空腔的大小和分布不进行精确控制的中空材料，可以用作质轻的结构材料或者热、声和电的绝缘体，以及染料和药物载体。对空腔大小进行一定程度控制的材料可用于常规的催化、分离、吸附、层析和过滤。具有特定空腔的形状和腔内具有特定基团的中空材料则用于分子识别、生物医学和化学传感器等多种技术。

制备空心球的通常方法是在以纳米微球为基础的模板上覆盖纳米晶，并且通过刻蚀或者煅烧的方法将内核除去，得到空心的球体。例如，在核壳高分子微球的基础上，通过适当的方法除去核材料，就得到中空微球。国外就成功的发展了这样一种模板的方法来制备大孔的金属，例如三维支撑的金属钴的厚膜，这些膜中的孔径可以在200nm到1000nm之间，采用这种方法制备的多空钴膜可以保持其70％的面积与空气接触的大表面以及具有稳固的结构，这些都使它可能具有在从传感器到催化剂等领域的广泛用途。对于纳米材料，一个合适的几何结构上的设计或者修饰，包括空间的使用都为提高材料的催化性能提供了着手点和机会。这其中一个非常重要的因素就是可以影响反应活性的颗粒比表面积的大小。

目前，这方面在国内的研究也比较热，如参考专利号为ZL200510024798.4的中国发明专利《空心或包覆型镍合金球形粉末的制备方法》(授权公告号：CN1299863C)，该专利将镍盐溶解，加入碱液和还原剂，利用自身反应生成的碱性胶核作核心，以胶核表面作为活性中心，自催化还原剂与镍离子反应，在胶核表面形成镍合金壳体，再经后处理最后得到空心或包覆型镍合金球形粉末。又如申请号为200610011542.4的中国发明申请公开《一种制备中空镍、钴、镍钴纤维和空心球的方法及设备》(公开号：CN1821443A)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种壳层厚度可控且镍含量高的镍纳米空心球的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种镍纳米空心球的制备方法，其特征在于包括如下步骤

①按以下比例，取二氧化硅纳米颗粒0.8～1.5g，加入18～25ml蒸馏水，制得均匀二氧化硅胶体溶液；取六水硝酸镍0.120～0.150g和尿素0.250～0.320g溶于18～25ml蒸馏水中，制得A混合液；

②将上述步骤的二氧化硅胶体溶液和A混合液混合，制得B混合液，加入50～70ml蒸馏水，搅拌并恒温加热后得到浅绿色均匀体系，冷却，浅绿色颗粒沉淀；完成一次颗粒外包覆，可继续加A混合液，多次重复，以完成颗粒多次外包覆；

③取上述包覆后的浅绿色颗粒加入0.5～1mol/L NaOH溶液浸泡进行内核刻蚀，轻微搅拌均匀，使颗粒分散地悬浮在NaOH溶液中，静置，取得浅绿色颗粒沉淀；

④蒸馏水清洗步骤③所得的浅绿色颗粒，然后真空干燥，得到干燥粉末；

⑤取干燥粉末在用氢气还原，直至干燥粉末由浅绿色转变为黑褐色或黑色；

⑥用氮气或惰性气体冷却保存。

步骤①中所述的二氧化硅纳米颗粒采用如下步骤制得：

a、取氨水、乙醇或甲醇混合，恒温20～30℃搅拌混匀，制得C混合液；

b、取硅酸乙酯、乙醇或甲醇混合，制得D混合液；

c、将C混合液滴加到D混合液中，同时搅拌，直至出现白色乳浊液，离心分离，蒸馏水清洗多次，然后超声分散均匀，烘干，得到二氧化硅纳米颗粒。其中，采用乙醇的话可以制得的二氧化硅纳米颗粒粒径为500nm，采用甲醇的话可以制得的二氧化硅纳米颗粒粒径为320nm。当然，也可以采用厂家提供的12～15nm的二氧化硅纳米颗粒。

作为优选，步骤②中所述的B混合液在90～95℃温度条件下搅拌4～10小时。