[发明专利]一种采用微乳液法制备纳米孔结构的立方块状或棒状NiO的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有纳米孔结构的立方块状或棒状NiO粒子的制备方法，尤其涉及一种采用微乳液法制备纳米孔结构的立方块状或棒状NiO粒子的方法，属于功能材料领域。

背景技术

NiO是一种重要的功能材料，它在催化、电化学等领域具有潜在的应用前景，尤其在电化学领域，可用作锂离子电池或燃料电池的电极材料，可用于制造电化学超级电容器。研究发现，NiO的制备方法以及形貌的不同，电容性能会有很大差异。Liu等(X.M.Liu，et al.，Mater.Res.Bull.，2006，41：620～627)采用水热法制备海胆状NiO，比电容达到290F/g，而Wu等(M.S.Wu，et al.，Electrochim.Acta，2008，53：3427～3435)采用共沉淀法制备片状NiO的比容量仅有108F/g。研究还发现，由具有纳米结构材料制得的电容器具有更优良的电化学性能。因此，研发制备具有不同形貌的NiO纳米粒子具有重要意义。

近年来，研究学者们在不同形貌NiO纳米粒子的制备方面做了一些有益的工作。不同形貌的NiO已相继被制备出来。Yang等(Q.Yang，et al.，Mater.Lett.，2005，59：1967～1970)以柠檬酸为络合剂，采用溶胶凝胶法并结合高温灼烧过程制备了NiO纳米线；Zhan等(Y.J.Zhan，et al.，J.Solid State Chem.，2004，177：2281～2284)在NaCl共存的条件下，采用高温分解硫酸镍的方法获得了NiO纳米纤维。Ma等(M.G.Ma，et al.，Mater.Lett.，2009，63：1791～1793)采用水热法制得了由纳米片自组装而成的花状NiO；Xiong等(S.L.Xiong，et al.，Cryst.Eng.Comm.，2011，13：626～632)利用水热合成法得到了由纳米粒子自组装而成的管状、空心球状NiO；Sun等(X.M.Sun，et al.，Chem.Eur.J.，2006，12：2039～2047)以含碳的多聚糖微球为模板制得了NiO空心球。

迄今为止，采用微乳液法合成具有纳米孔结构的立方块状或棒状NiO粒子尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新颖的制备具有纳米孔结构的立方块状或棒状NiO粒子的方法，即一种采用微乳液法制备纳米孔结构的立方块状或棒状NiO粒子的方法。

本方法采用微乳液法制备具有纳米孔结构的立方块状或棒状NiO粒子的方法，包括以下步骤：在搅拌条件下，向体积比为50∶2的环己烷与正戊醇的混合液中加入离子型表面活性剂(十二烷基硫酸钠或十六烷基三甲基溴化铵)，待形成均匀的乳浊液后，向其中加入0.8mol/L的草酸水溶液，超声分散1h后，再加入2mol/L的氯化镍水溶液，室温搅拌24h后，静置，离心分离，得到淡绿色物质，其中上述物质的用量关系为环己烷的体积∶表面活性剂的质量∶草酸水溶液的体积∶氯化镍水溶液体积＝50mL∶2g∶3mL∶1mL；然后依次用无水乙醇和去离子水洗涤，并于70℃干燥12h，在马弗炉中于空气气氛中以1℃/min的速率从室温升至400℃并在此温度下保持3h，即得到具有纳米孔结构的立方块状或棒状NiO粒子。

上述以十二烷基硫酸钠为表面活性剂所制得的样品为具有纳米孔结构的立方块状NiO粒子，以十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂所制得的样品为具有纳米孔结构的棒状NiO粒子。

本发明具有原料便宜、工艺简单、目标产物介孔结构和粒子形貌可控等特点。

本发明采用以十二烷基硫酸钠或十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，以氯化镍为金属源，以草酸为沉淀剂，制备具有纳米孔结构的立方块状或棒状NiO粒子。表面活性剂/环己烷/正戊醇/水的四元微乳液体系在形成以上特定形貌的NiO粒子方面起到重要作用。

利用D8ADVANCE型X射线衍射仪(XRD)、ZEISS SUPRA 55型高分辨扫描电子显微镜(HRSEM)表征所得目标产物的晶体结构与表面形貌。结果表明，采用本发明方法所制得的NiO样品具有立方晶相结构，粒子形貌呈现为由纳米粒子自组装而成具有纳米孔结构的立方块状或棒状，在催化、电极材料、超级电容器等领域具有潜在的应用前景。

附图说明

图1为所制得的NiO样品的XRD谱图

其中曲线(a)、(b)分别为实施例1、实施例2所制得样品的XRD谱图；

图2为所制得的NiO样品的HRSEM照片

其中(a)、(b)分别为实施例1、实施例2所得样品的HRSEM照片。