[发明专利]一种Ni-Ni2O3纳米复合材料及制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种Ni-Ni₂O₃纳米复合材料，特别是一种铁磁性的Ni-Ni₂O₃纳米复合材料及水热合成该材料的方法。

背景技术

“纳米复合材料”是指由两种或两种以上物理化学性质不同的组分组成的纳米体系，各成分间具有相互接触的界面。近年来，纳米复合材料由于兼具优良的综合性能、灵活的可设计性及巨大的应用价值而引起广泛关注，在光学、催化、材料、能源、电子信息、生物医药、环境科学、航空航天、国防交通等众多领域具有广阔应用前景。

镍(Ni)是一种重要的金属材料，其化学稳定性高，耐腐蚀性强，可作为高性能的电极材料用于燃料电池领域；此外，Ni也是一种优良的催化剂材料，在加氢、脱氢、氧化脱卤、脱硫等化学转化过程中表现出了良好的催化性能，在石油、化工、制药等工业领域得到广泛应用，而纳米镍与普通镍催化剂相比性能会大幅提高；更重要的是，Ni是一种重要的铁磁性金属材料，其自旋极化率为11％，居里温度达到627K，在室温下就可保持铁磁性，因此在自旋电子器件、磁记录材料、读出磁头、磁性传感器等领域具有重要的应用价值。另一方面，将纳米镍应用于复合材料领域，形成镍基纳米复合材料，可明显提高其性能，实现多功能化，从而扩展其应用范围。

本发明提供一种Ni-Ni₂O₃纳米复合材料及其制备方法，将半导体Ni₂O₃引入到金属Ni的纳米结构中去，形成一种特殊的复合结构，其中Ni以纳米线的形式存在，而Ni₂O₃以颗粒的形式嵌入其中，通过二者的协同效应，使得材料在光学、光催化、磁性等方面的性能大幅提升，此外在燃料电池、催化等领域也有巨大的应用潜力。

目前关于Ni-Ni₂O₃的研究仅有少量报道。其中，Wang等人在Journal of Alloys and Compounds567，21-25(2013)中提供了一种NiNi₂O₃核壳结构的纳米颗粒并将其用于微波吸收，在该结构中Ni作为核被包裹在Ni₂O₃中间，这种结构虽然不影响吸波特性，但对催化活性势必会造成严重影响。另外，Rodríguez等人在Journal ofNanoscience and Nanotechnology8，3820-7(2008)中提供了一种Ni/Ni氧化物的纳米颗粒及其制备方法，但该方法制备出的纳米颗粒体系为顺磁性，并没有表现出Ni本身应具有的铁磁性。本发明提供一种新型的铁磁性的Ni-Ni₂O₃纳米复合材料，该材料由Ni纳米线和Ni₂O₃颗粒复合而成，其中Ni的纳米线均匀分散于Ni₂O₃的周围，二者既均匀接触，又没有完全包裹，既保持了两种材料各自特有的性质，又产生了协同效应。经测试表明，这种结构在磁性上提高了Ni纳米材料的磁稳定性，有助于提高Ni在磁性器件中的性能；在光学性质上，提高了光吸收的范围，光吸收范围几乎覆盖整个紫外到近红外区，大大提高了对太阳光的利用率；该结构在催化及光催化方面表现出了明显的效果；此外，该结构在磁电阻器件中也表现出了良好的性能。

发明内容

本发明提供一种新型的铁磁性的Ni-Ni₂O₃纳米复合材料，该材料是Ni₂O₃-Ni核壳结构的纳米颗粒，由Ni纳米线和Ni₂O₃颗粒复合而成，在该结构中Ni₂O₃作为核被包裹在Ni中间。由于Ni的纳米线均匀分散于Ni₂O₃的周围，二者既均匀接触，又没有完全包裹，既保持了两种材料各自特有的性质，又产生了协同效应。

本发明提供一种新型的铁磁性的Ni-Ni₂O₃纳米复合材料，其特征在于制备过程采用水热还原法。所述的合成方法具体步骤如下：

1)将2.37g NiCl₂·6H₂O粉末溶解于50ml乙醇溶液中，并加入0.8g NaOH，将混合溶液充分搅拌，使各组分混合均匀；