[发明专利]一种中空多孔立方体纳米硫化镍及其制备方法

说明书

本发明公开一种中空多孔立方体纳米硫化镍及其制备方法。本发明材料是空心立方体结构，表面粗糙多孔，由颗粒堆积而成。该方法以PBA为前驱体制备出了具有中空多孔立方体结构的NiS。该方法简单易操作，反应周期短，对环境友好。合成的硫化镍材料粒径均匀，形貌统一，性能稳定可靠。而且由于NiS的中空多孔结构使得过氧化氢在NiS纳米颗粒间自由扩散以及巨大的比表面积有助于过氧化氢更好的附着在NiS表面进行电催化氧化反应。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种中空多孔立方体纳米硫化镍及其制备方法。

背景技术

空心微/纳米结构材料因其独特的结构和性质吸引了越来越多人的关注，广泛的用于能量储存与转化、电催化、化学传感等许多领域。近些年来，科研学者们通过很多的先进方法成功合成了具有中空框架的过渡金属以及过渡金属氧化物，鲜有合成具有类似于纳米框架的过渡金属硫化物的报道，主要是难于找到适合的模板以及有效的合成方法。考虑到纳米结构的过渡金属硫化物独特的物理、化学性质和广泛的应用领域，有必要开发一种简单方法用于合成具有空心结构的过渡金属硫化物。

硫化镍是一种很重要的功能材料，由于其具有优异的光、电及催化性能，被广泛地应用于红外探测、电极材料和催化剂等领域。作为一类具有金属有机骨架(MOF)结构的纳米材料，按照M^Ⅲ₃[M^Ⅲ(CN)₆]₂(M＝Fe，Co，Ni等)构成的普鲁士蓝类似物(PBA)具有尺寸均匀、组成多样、形貌和构架丰富等优点。由于PBA具有独特的热学性能以及优异的反应特性，本发明提供了以PBA为前驱体的中空多孔立方体硫化镍纳米材料的制备方法。该方法制备过程简单、周期短、对环境友好，且合成的材料具有中空多孔立方体结构。这种结构的材料具有良好的电化学和催化活性。。

发明内容

本发明的一个目的是针对现有技术的不足，提供一种中空多孔立方体纳米硫化镍，体现了良好的电催化活性。

本发明中空多孔立方体纳米硫化镍是空心立方体结构，表面粗糙多孔，由颗粒堆积而成，犹如泡沫板。

本发明的另一个目的是提供上述中空多孔立方体硫化镍的制备方法，该方法制备过程简单，易控制，具体步骤如下：

(1)Ni-Co PBA前驱体的制备，其制备过程如下：

称取一定量的六水合硝酸镍和二水合柠檬酸钠溶于去离子水中，为A液；称取一定量的钴氰化钾溶于去离子水中，为B液；将A液和B液分别放在磁力搅拌器上搅拌；待两溶液至澄清时，混合在一起搅拌3～5分钟；搅拌均匀后在室温下静置10～24小时；之后分别进行离心和超声洗涤，在进行3～5次醇洗和水洗后，样品在室温下真空干燥过夜,得到Ni-CoPBA前驱体。

所述六水合硝酸镍、二水合柠檬酸钠、钴氰化钾的物质的量比为3～5：4～6：2～5；

作为优选，离心转速为10000～12000r/min；

(2)NiS纳米材料的制备，其制备过程如下：

称取一定量已干燥的Ni-Co PBA前驱体溶于无水乙醇中，为A液；取一定量的硫代乙酰胺固体和氢氧化钠水溶液溶于去离子水中，为B液；将A液和B液超声10～20分钟后，在磁力搅拌器上混合搅拌3～5分钟；然后将混合液转移至装有聚四氟乙烯内胆高压反应釜；随后放置到100℃～150℃烘箱中反应0.5～10小时；之后分别进行离心和超声洗涤；在进行3～5次醇洗和水洗后，样品在室温下真空干燥过夜，得到NiS纳米材料。

所述Ni-Co PBA前驱体固体与无水乙醇的质量体积比为40mg：0～40ml

所述硫代乙酰胺固体与氢氧化钠的物质的量比为1～3：3～9；

所述Ni-Co PBA前驱体固体与硫代乙酰胺固体的质量摩尔比为40mg：1～3mmol；