纳米氧化镍的应用现状
1.催化剂
纳米NiO是一种催化作用较好的氧化催化剂，Ni2+具有3d轨道，对多电子氧具有择优吸附的倾向，对其它还原气体也有活化作用，并对还原气体的O2起催化作用，在有机物的分解合成，转化过程中，如汽油氢化裂化，是石化处理中烃类转化，重油氢化过程中，NiO 是良好的催化剂。在天然气的催化燃烧中，为了避免反应温度过高使空气中的N2氧化生成NOx，并有未燃烧完全的CO产生，使用NiO／CuO— Zr02复合催化剂提高了其高温稳定性。在制备纳米碳管的过程中，用到了NiO／Si02复合催化剂，并且Ni含量较高时，合成的碳纳米管收得率高，管径分布窄，而NiO的含量及形状直接影响着碳纳米管的产量及性状。在废水处理中，NiO是除去其中CH4，氰化物，N2，促使NOx分解的催化剂。NiO作为光催化降解酸性红的催化剂，在处理有机染料废水中，效果非常显著。
2.陶瓷添加剂与玻璃染色剂
陶瓷制品中用NiO来提高其冲击力，当加入NiO(O．02(wt)％)，还可以提高材料的各项电性能，如压电性能和介电性能。在玻璃中加NiO主要是控制玻璃的颜色，在能吸收紫外线的着色稳定的棕色透明玻璃中就含少量的NiO。透明玻璃镜和装饰用玻璃中，均添加了适量的NiO作着色剂。
3.电池电极
随着通信，信息技术的不断发展，电容器也得到了前所未有的发展。现在的超级电容器由于具有比静电电容器高得多的能量密度和比传统化学电源高得多的功率密度而成为一个研究热点。据研究表明，氧化钌是目前研究最多，性能最好的电化学电容器电极材料，但由于它的价格非常昂贵阻碍了它的大规模应用。而且活性炭内阻较大的特点使得人们把目光投向了过渡金属氧化物。过渡金属氧化物因为其本身的准电容现象成为超级电容器的电极材料。目前，利用Ni，Mn，Co等氧化物的内阻较小，价廉且比容量大等特点，制作而成的电池电极材料备受关注。碳酸盐熔盐燃料电池中用NiO作阴极，用煤气或天然气作燃料，是一种发电效率高于传统火力发电的清洁能源。而且纳米NiO电池与普通NiO电池相比有明显的放电优势，放电容量明显增大，电极电化学性能得到改善。
4.传感器
NiO是近几年来越来越受到重视的气体传感器材料。目前已有用纳米NiO制作成的甲醛传感器，CO传感器，H2传感器等应用于实际生产。钢管经贸网https://www.doczj.com/doc/d916372142.html,辛勤整理，欢迎分享！
毕业论文 题目氧化镍和氮化镍纳米颗粒的制备学院化学化工学院 专业化学工程与工艺 班级 学生 学号 指导教师 二〇一五年月日
摘要 纳米氧化镍、氮化镍在电磁学、催化等方面具有高活性、高选择性等一系列优异的性质，被广泛应用于磁性材料领域、气体传感领域、燃料电池领域和催化领域，是比较有前景的功能性无机材料。本文一方面探索直接利用液相法制备氧化镍，以克服传统的两步法制备氧化镍----先制备前躯体再通过高温热处理----的缺点；另一方面，也对纳米氮化镍的制备进行了初步探索。实验以硫酸镍和氯化镍两种镍盐为镍源，以蒸馏水和无水乙醇为溶剂，探索了反应时间、温度、有无沉淀剂和表面活性剂对产物的影响。所制备的产物通过X射线衍射（XRD）、紫外可见吸收光谱（UV-vis）等手段进行了表征，并进一步对所获得的数据进行了分析。 关键词：纳米氧化镍；一步溶剂热法；氮化镍
ABSTRACT Because of the highly active, high selectivity and a series of excellent properties of the nano nickel oxide and nano nickel nitride in electromagnetics, chemistry, so widely applied in the field of magnetic materials, gas sensing and catalysis, fuel cell areas, is a more promising functional inorganic material. In this paper, on the one hand, explore direct nickel oxide prepared by liquid phase method, to overcome the shortcomings of the traditional two-step preparation of nickel oxide: Preparation before the body first, then through the high temperature heat treatment. On the other hand, for the preparation of nanometer nickel nitride has carried on the preliminary exploration. Experiment with nickel sulfate and nickel chloride as the source of nickel, with distilled water and anhydrous ethanol as solvent, to explore the reaction time, temperature, presence of precipitant and the influence of surfactants on product. The preparation of the product by X-ray diffraction (XRD), UV-vis absorption spectra have been characterized, and further analyses the data obtained. Keywords:nickel oxide; one step solvothermal; nitride nickel
纳米材料属于纳米技术中的一种，是一种很特殊的材料。物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。纳米材料指的就是这种尺度达到纳米单位的、具备特殊性能的材料。它在现实生活中的应用广泛，包含以下几点： 1、纳米磁性材料 在实际中应用的纳米材料大多数都是人工制造的。纳米磁性材料具有十分特别的磁学性质，纳米粒子尺寸小，具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性，用它制成的磁记录材料不仅音质、图像和信噪比好，而且记录密度比γ-Fe2O3高几十倍。超顺磁的强磁性纳米颗粒还可制成磁性液体，用于电声器件、阻尼器件、旋转密封及润滑和选矿等领域。 2、纳米陶瓷材料 传统的陶瓷材料中晶粒不易滑动，材料质脆，烧结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上运动，因此，纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性，这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后做表面退火处理，就可以使纳米材料成为一种表面保持常规陶瓷材料的硬度和化学稳定性，而内部仍具有纳
米材料的延展性的高性能陶瓷。 3、纳米传感器 纳米二氧化锆、氧化镍、二氧化钛等陶瓷对温度变化、红外线以及汽车尾气都十分敏感。因此，可以用它们制作温度传感器、红外线检测仪和汽车尾气检测仪，检测灵敏度比普通的同类陶瓷传感器高得多。 4、纳米倾斜功能材料 在航天用的氢氧发动机中，燃烧室的内表面需要耐高温，其外表面要与冷却剂接触。因此，内表面要用陶瓷制作，外表面则要用导热性良好的金属制作。但块状陶瓷和金属很难结合在一起。如果制作时在金属和陶瓷之间使其成分逐渐地连续变化，让金属和陶瓷“你中有我、我中有你”，便能结合在一起形成倾斜功能材料，它的意思是其中的成分变化像一个倾斜的梯子。当用金属和陶瓷纳米颗粒按其含量逐渐变化的要求混合后烧结成形时，就能达到燃烧室内侧耐高温、外侧有良好导热性的要求。 5、纳米半导体材料 将硅、砷化镓等半导体材料制成纳米材料，具有许多优异性能。例如，纳米半导体中的量子隧道效应使某些半导体材料的电子输运反常、导电率降低，电导热系数也随颗粒尺寸的减小而下降，甚至出现负值。这些特性在大规模集成电路器件、光电器件等领域发挥重要的作用。 利用半导体纳米粒子可以制备出光电转化效率高的、即使在阴雨天也能正常工作的新型太阳能电池。由于纳米半导体粒子受光照射时产生的电子和空穴具有较强的还原和氧化能力，因而它能氧化有毒的无机物，降解大多数有机物，然后生成无毒、无味的二氧化碳、水等，所以，可以借助半导体纳米粒子利用太阳能
晋中学院 本科毕业论文（设计） 题目超细纳米氧化镍的制备及性能 表征 院系化学化工学院 专业化学 姓名肖海宏 学号1309111134 学习年限2013年10月至2017年7月 指导教师吕秀清副教授 申请学位理学学士学位 2017年 4 月 10 日
超细纳米氧化镍的制备及研究性能 学生姓名：肖海宏指导教师：吕秀清 摘要：随着纳米技术和纳米材料的不断发展，纳米氧化物的研究已经达到了一定的水平。就电学和催化两方面而言，纳米氧化镍就具有非常好的性能，并且应用较为广泛，比如应用于制备催化剂的原材料，电池的电极，在材料学、化学化工领域中生产超级传感器、电容器等，在陶瓷方面用于添加剂和染色剂等。就本文的内容而言，主要针对纳米氧化镍的制备方法的进行分析探讨以及通过采用均匀沉淀法制备纳米氧化镍晶粒并使用TEM、XRD等仪器进行性能表征。 关键字：超细纳米氧化镍应用制备性能表征
Preparation And Characterization of Superfine NiO Nanometer Author’s Name: Xiao Haihong Tutor:Lv Xiuqing ABSTRACT：With the continuous development of nanotechnology and nanomaterials, nano-oxide research has reached a certain level. In terms of electrical and catalytic aspects, nano-nickel oxide has a very good performance, and the application is more extensive, such as the preparation of the catalyst for the preparation of raw materials, battery electrodes, in the field of materials, chemical and chemical production of super sensors, capacitors, etc. , In the ceramic for additives and stains and so on. In this paper, the preparation method of nano-nickel oxide was studied and the nano-nickel oxide grains were prepared by uniform precipitation method and characterized by TEM and XRD. KEYWORDS：Superfine NiO Application Preparation Performance characterizati
二氧化铈纳米材料的合成及性能研究 内容摘要 国内外早已开始了对纳米氧化铈颗粒制备技术与性能的研究。氧化铈具有立方萤石结构。它有热稳定性高,氧气储存能力强和可以在Ce3+和Ce4+氧化状态之间简单的转换的特性，因此它吸引了研究者广泛的兴趣。它已广泛应用于催化剂、紫外吸收材料,氧敏感材料、固体氧化物电池材料和抛光材料等领域。氧化铈在合成氧化CO的催化剂上展现的性能尤为突出。液相制备方法是纳米氧化铈众多制备方法的一种，它因为制作工艺相对简单的优点在所有制备方法中脱颖而出。液相制备法很适合大规模生产,它在研究方向上的前途也可预测。本文将对上文做详细描述。 Abstract Preparation technology and research progress of CeO? nanoparticles researched both at home and abroad.Cerium oxide has cubic fluorite structure. It has attracted extensive interest due to its high thermal stability,oxygen storage capacities, and easy conversion between Ce3+ and Ce4+ oxidation states。It has been widely used in catalyst，ultraviolet absorption material，the oxygen sensitive material，solid oxide cell material and polishing material and so on．Especially, CeO? have been successfully synthesized and used for CO catalytic oxidation.Kinds of preparation methods of liquid phase and their differences are especially emphasized according to the advantages of liquid phase method, which can be easily enlarged in industry, and futrue directions of research are also predicted. CeO2 have been successfully synthesized and used for CO catalytic oxidation.We will give more details about what describes below. Key: CeO?liquid phase method CO catalytic oxidation
纳米氧化镍综述 1、氧化镍性质 氧化镍的化学式为NiO，是一种绿色至黑绿色立方晶系粉末，密度为 6．6---6．89／cm3，熔点为1984℃，溶于酸和氨水，不溶于水和碱液。Ni原子周围有6个O原子，O原子周围也有6个Ni原子，他们的配位数均为6。由于多面体的型式主要取决于正负半径比，且Ni2+的半径值为69pm，0的半径值为140pm，正负离子的比值为0．1507，大于O．1414，所以得出氧化镍是八面体配位，也是由于这样的特殊结构成为了氧化镍不导电的主要原因。过渡金属氧化物P型半导体 2、应用 2.1催化剂 乙烷脱氢制乙烯的反应过程中作为催化剂，在甲酸盐分解中的非凡催化作用 2.2纳米NiO在光电材料方面的应用 能产生3．55eV的不连续光带，呈现出很强的原子电致变色特性。以此材料制成的灵巧窗不仅可根据季节的变化改变最佳光，还可以实现对光能控制的智能化；以此材料制成的反光镜用于汽车后视镜，可以根据改变电致变色层的吸收特性达到强光照射下的无炫光效果，已成为美国多数汽车制造商提供的标准配置。 2.3纳米NiO在电池、电极材料方面的应用 普通氧化镍蓄电池放电30min后，其端电压就接近衰竭，而纳米氧化镍蓄电池到了90min以后才出现衰竭，表现出良好的放电性能。产生这一现象的原因是因为这些纳米微粒与导电材料分布于正极活性物质的空隙中，这样既有利于电子电荷的传递，也有利于离子电荷的传递。并且其小尺寸效应增加了活性物质的空隙率和反应的表面积。普通氧化镍蓄电池一开始就表现为较大电流的充电，而纳米氧化镍蓄电池则表现为小电流充电，60min后电流趋于相等，表现出良好的充电性能。因此纳米氧化镍蓄电池具有优良的应用前景。有研究表明颗粒状氧化镍比针形氧化镍具有更好的电化学性能和更高的比电容. 2.4新型光电化学太阳能电池(DSSC)中的应用 为了提高DSSC效率和稳定性，HeJia~un等¨考虑到NiO作为P型半导体具有稳定性和宽带隙等优点而首次将其作为DSSC 中的阴极。 2.5在电化学电容器中的应用 过渡金属氧化物RuO ，IrO等作为电极材料虽具有较大比容，但由于高成本限制了其商品化。LiuXianming等制成的海胆状纳米NiO电极材料具有典型的电容性能，恒流充放电实验证明电极材料比容可达290F／g，循环使用500次以后仍具有217F／g。WangYonggang 等。。利用复制模板SBA一15合成的有序中空结构纳米NiO电容量可达120F／g。还有一种复合材料制作的电池如
二氧化铈制备、表征及其电化学性能研究进展 1 前言 二氧化铈是一种重要的稀土氧化物功能材料，纳米CeO2保留了稀土元素具有独特的f层电子结构，晶型单一，具有高的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等特性，因此就产生了许多与传统材料不同的性质。纳米CeO2有宽带强吸收能力，而对可见光却几乎不吸收，当其被掺杂到玻璃中，可使玻璃防紫外线，同时不影响玻璃本身的透光性[1,2]。另一方面，CeO2还是很好的玻璃脱色剂，可将玻璃中呈黄绿色的二价铁氧化为三价而达到脱黄绿色效果。作为一种催化剂，二氧化铈的催化性能受其尺寸、形貌以及掺杂元素的影响，而其中掺杂元素对其尺寸、形貌也有影响[3]。在汽车尾气净化的三效催化剂（三效催化剂的特性是用一种催化剂能同时净化汽车尾气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CnHm)和氮氧化物(NOx)）中，它是一种重要的组分。由于纳米CeO2的比表面积大、化学活性高、热稳定性好、良好的储氧和释氧能力，可改变催化剂中活性组分在载体上的分散情况，明显提高其催化性能，并能提高载体的高温热稳定性、机械性能和抗高温氧化性能。CeO2还在贵金属气氛中起稳定作用，提高CO、CH4及NOx的转化率，并使催化剂保持较好的抗毒性及较高的催化活性[4]。CeO2还应用于许多领域，如抛光粉、荧光粉、储氢材料、热电材料、燃料电池原料(SOFCS电极)[5,6]、光催化剂[7]、防腐涂层、气体传感器[8,9]等方面。因此，纳米化的CeO2将在高新技术领域发挥更大的潜力。 2 二氧化铈的研究进展 对于环境和能源相关领域的应用来说，可控合成二氧化铈纳米结构材料是一个势在必行的问题。由于颗粒尺寸的减小，纳米固体通常具有高密度表面。因此，相对于普通材料来说，纳米结构二氧化铈吸引很多关注和研究，以提高其氧化还原性，输运性能和电化学性能。 在过去的十年中，有大量的关于纳米结构二氧化铈及其应用的文章发表。特别地，Traversa 和Esposito[10]研究了二氧化铈微结构在特殊离子器件中的运用，通过粉末尺寸、掺杂物含量和烧结温度/时间因素联合作用进行调节。Bumajdad等[11]综述了在胶体分散体系中合成具有高表面积的二氧化铈作为催化材料的最新研究。Guo和Waser[12]综述了受主掺杂二氧化锆和二氧化铈晶界的电性能。Yan等[13]大量综述了控制合成和自组装二氧化铈基纳米材料。Yan课题组还演示了在合成和自组装纳米晶过程中对配位化学原理的应用，尤其是配位效应对结构/微结构/纹理，表面/界面，颗粒尺寸/形貌的控制[14]。另外，Vivier和Duprez[15]综述了二氧化铈基固体催化剂在各种有机合成反应中的应用。 2.1 纳米二氧化铈的制备 在过去的二十年里，有许多研究关于制备二氧化铈纳米颗粒及其形貌控制。合成方法有：沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法、热分解法、水解法、气相冷凝法、超声化学合成等等。普遍认为从液相中析出固体晶体包括两个步骤：成核与生长。研究发现，成核的晶种、动力学控制、温度、通过使用表面活性剂调节表面的选择性活化能是影响各向异性生长的关键因素。通过精确地平衡和控制这些参数，可实现纳米晶形状的有效控制。通过控制合成进程使二氧化铈具有理想的形貌和微观结构，并有效地控制其氧空位，就能够合理地设计出高活性的二氧化铈应用材料。 （1）一维纳米结构二氧化铈的合成 一维纳米结构二氧化铈（如纳米线、纳米棒和纳米管）因其新颖的物理性能和潜在的应用已被仔细地研究。为研究材料的尺寸和维度对其物理和化学性能的影响提供了机会[16]。对于纳米器件来说，一维纳米结构材料也是具有应用前途的。通过各向异性生长获得一维纳米结构，从热力学和动力学的角度控制其生长的途径，影响其生长的可控制因素主要有溶剂、表
纳米氧化镍的制备及性能 表征 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
晋中学院 本科毕业论文（设计） 题目超细纳米氧化镍的制备及性能 表征 院系化学化工学院 专业化学 姓名肖海宏 学号 34 学习年限2013年10月至2017年7月 指导教师吕秀清副教授 申请学位理学学士学位 2017年 4 月 10 日
超细纳米氧化镍的制备及研究性能 学生姓名：肖海宏指导教师：吕秀清 摘要：随着纳米技术和纳米材料的不断发展，纳米氧化物的研究已经达到了一定的水平。就电学和催化两方面而言，纳米氧化镍就具有非常好的性能，并且应用较为广泛，比如应用于制备催化剂的原材料，电池的电极，在材料学、化学化工领域中生产超级传感器、电容器等，在陶瓷方面用于添加剂和染色剂等。就本文的内容而言，主要针对纳米氧化镍的制备方法的进行分析探讨以及通过采用均匀沉淀法制备纳米氧化镍晶粒并使用TEM、XRD等仪器进行性能表征。 关键字：超细纳米氧化镍应用制备性能表征
Preparation And Characterization of Superfine NiO Nanometer Author’s Name: Xiao Haihong Tutor:Lv Xiuqing ABSTRACT：With the continuous development of nanotechnology and nanomaterials, nano-oxide research has reached a certain level. In terms of electrical and catalytic aspects, nano-nickel oxide has a very good performance, and the application is more extensive, such as the preparation of the catalyst for the preparation of raw materials, battery electrodes, in the field of materials, chemical and chemical production of super sensors, capacitors, etc. , In the ceramic for additives and stains and so on. In this paper, the preparation method of nano-nickel oxide was studied and the nano-nickel oxide grains were prepared by uniform precipitation method and characterized by TEM and XRD. KEYWORDS：Superfine NiO Application Preparation Performance characterizati
无机化学学报 JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY 1999年 第1期 No.1 1999 纳米氧化镍、氧化锌的合成新方法 俞建群 贾殿赠 郑毓峰 忻新泉 以草酸和醋酸盐为原料，用室温固相化学反应首先合成出前驱配合物二水合草酸镍和二水合草酸锌，进而二水合草酸镍和二水合草酸锌分别在380℃和460℃热分解2 h，得到产物纳米氧化镍和氧化锌。用X-射线粉末衍射、透射电镜对产物的组成、大小、形貌进行表征。结果表明，产物纳米氧化镍为球形立方晶系结构，平均粒径均为40 nm左右，产物氧化锌为粒度分布均匀的球形六角晶系结构，平均粒径约为20 nm。 关键词：纳米氧化物 氧化镍 氧化锌 固相反应 A NOVEL PREPARATION ROUTE TO NANOCRYSTALLINE NICKEL OXIDE AND ZINC OXIDE YU Jian-Qun JIA Dian-Zeng ZHENG Yu-Feng (Chemistry Department, Xinjiang University, Wulumuqi 830046) XIN Xin-Quan (Coordination Chemistry Institute, State Key Laboratory of Coordination Chemistry, Nanjing University, Nanjing 210093) NiO and ZnO nanocrystalline materials were obtained by decomposition of precursors NiC2O4. 2H2O and ZnC2O4 . 2H2O at 380℃、 460℃. The reaction precursors were synthesised by solid state reaction of H2C2O4. 2H2O with Ni(Ac)2 . 4H2O and Zn(Ac)2 . 2H2O at room temperature. TEM studies show that the NiO and ZnO crystalline in cubic and hexagonal structure with spherical parties and uniform size distribution of 40 nm and 20 nm. Keywords:nanocrystalline oxide nickel oxide zinc oxide solid state reaction 经过十多年的研究，固相配位化学反应已在合成化学中取得许多好的结果并日益渗透到材料学科中，合成得到了一系列新颖的金属配合物、原子簇合物、非线性光学材料等［1～3］。固相配位化学反应不仅是无溶剂反应，而且许多反应可在室温或低温条件下发生，因此从原料的使用，合成条件及合成工艺等方面考虑，利用固相配位化学反应法合成新颖材料具有其潜在的优点。 纳米微粒是颗粒尺寸为纳米量级(1～100 nm)的超细微粒，其本身具有量子尺寸效应、表面
纳米是一种很小的单位，纳米技术则是一种非常具有市场潜力的新兴科学技术。关于纳米技术的研究，是很多国家研究的一个重要方向，2011年，欧盟通过了纳米材料的定义，纳米材料，即一种由基本颗粒组成的粉状或团块状天然或人工材料，这一基本颗粒的一个或多个三维尺寸在1纳米至100纳米之间，并且这一基本颗粒的总数量在整个材料的所有颗粒总数中占50%以上。这标志着科学史上又一个里程碑。那么，纳米材料的特点和用途有哪些呢？ 一、纳米材料的特点 当粒子的尺寸减小到纳米量级，将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。比方说：被广泛研究的II-VI族半导体硫化镉，其吸收带边界和发光光谱的峰的位置会随着晶粒尺寸减小而显著蓝移。按照这一原理，可以通过控制晶粒尺寸来获得不同能隙的硫化镉，这将大大丰富材料的研究内容和可望获得新的用途。我们知道物质的种类是有限的，微米和纳米的硫化镉都是由硫和镉元素组成的，但通过控制制备条件，可以获得带隙和发光性质不同的材料。也就是说，通过纳米技术获得了全新的材料。纳米颗粒往往具有很大的比表面积，每克这种固体的比表面积能达到几百甚至上千㎡，这使得它们可作为高活性的吸附剂和催化剂，在氢气贮存、有机合成和环境保护等领域有着重要的应用前景。对纳米体材料，我们可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。“更轻”是指借助于纳米材料和技术，我们可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件，减小器件的体积，使其更轻盈。如现在小型化了的计算机。“更高”
是指纳米材料可望有着更高的光、电、磁、热性能。“更强”是指纳米材料有着更强的力学性能(如强度和韧性等)，对纳米陶瓷来说，纳米化可望解决陶瓷的脆性问题，并可能表现出与金属等材料类似的塑性。 二、纳米材料的用途 纳米材料应用在信息产业、环境产业、能源环保、生物医药等领域，帮助着产品的进步与发展，为人们的社会发展、科研进步、医药发展带去了很好的辅助。 1、纳米磁性材料 在实际中应用的纳米材料大多数都是人工制造的。纳米磁性材料具有十分特别的磁学性质，纳米粒子尺寸小，具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性，用它制成的磁记录材料不仅音质、图像和信噪比好，而且记录密度比γ-Fe2O3高几十倍。超顺磁的强磁性纳米颗粒还可制成磁性液体，用于电声器件、阻尼器件、旋转密封及润滑和选矿等领域。 2、纳米陶瓷材料 传统的陶瓷材料中晶粒不易滑动，材料质脆，烧结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上运动，因此，纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性，这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后做表面退火处理，就可以使纳米材料成为一种表面保持常规陶瓷材料的硬度和化学稳定性，而内部仍具有纳米材料的延展性的高性能陶瓷。 3、纳米传感器 纳米二氧化锆、氧化镍、二氧化钛等陶瓷对温度变化、红外线以及汽车尾气都十分敏感。因此，可以用它们制作温度传感器、红外线检测仪和汽车尾气检测仪，检测灵敏度比普通的同类陶瓷传感器高得多。 4、纳米倾斜功能材料 在航天用的氢氧发动机中，燃烧室的内表面需要耐高温，其外表面要与冷却剂接触。因此，内表面要用陶瓷制作，外表面则要用导热性良好的金属制作。但块状陶瓷和金属很难结合在一起。如果制作时在金属和陶瓷之间使其成分逐渐地连续变化，让金属和陶瓷“你中有我、我中有你”，便能结合在一起形成倾斜功能材料，它的意思是其中的成分变化像一个倾斜的梯子。当用金属和陶瓷纳米颗
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2010年第29卷第5期·918· 化工进展 纳米氧化镍的制备及性能表征 张煜，邱运仁 （中南大学化学化工学院，湖南长沙 410083） 摘要：以硫酸镍为原料，碳酸氢铵为沉淀剂，吐温-80作为添加剂，采用液相沉淀法，在水溶液中获得前体，然后经煅烧制备纳米氧化镍粉体。采用XRD和SEM对其结构和形貌进行表征，系统地研究了硫酸镍与碳酸氢铵的摩尔比、反应时间、热处理温度以及吐温-80用量对纳米氧化镍收率和粒径的影响。研究结果表明，在硫酸镍与碳酸氢铵的摩尔比1∶4、吐温-80与硫酸镍溶液体积比为1.25∶100、反应时间105 min、热处理温度500 ℃和吐温-80用量为硫酸镍溶液体积的1.25%的条件下，可获得粒径为38～60nm的氧化镍，其收率可达79%。 关键词：沉淀法；纳米粒子；沉降体积；氧化镍 中图分类号：TQ 138.13；O 611 文献标识码：A 文章编号：1000–6613（2010）05–0918–04 Preparation and characterization of NiO nanoparticles ZHANG Yu，QIU Yunren （College of Chemistry and Chemical Engineering，Central South University，Changsha 410083，Hunan，China）Abstract：Precursors of nano-NiO were prepared in aqueous solution through liquid-phase deposition with nickel sulfate as raw material，ammonium bicarbonate as precipitator，and Tween-80 as additive. Then NiO powder was prepared by calcining the precursor in muffle furnace. Product samples were characterized by XRD and SEM. Effect of the molar ratio of NiSO4·6H2O/NH4HCO3，reaction time，temperature for thermal treatment and dosage of Tween-80 on NiO yield and particle size were studied systematically. Results showed that under conditions with NiSO4·6H2O/NH4HCO3 of 1∶4，volume ratio of Tween-80/NiSO4 solution 1.25∶100，reaction time of 105 min，and NiO particles with particle size of 38—60 nm were obtained by thermal treatment of the precursor at 500 ℃，the yield could be reached to 79%. Key words：deposition method；nanoparticles；sediment volume；NiO 纳米概念包括“尺度”与“效应”两个方面，在临界尺度下，材料的性能会产生突变。氧化镍是一种典型的p型半导体[1]，具有良好的热敏和气敏等特性，是一种很有前途的功能性材料[2]。随着纳米氧化镍的超细化，其表面结构和晶体结构发生了独特改变，导致产生了表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应[3]，从而使纳米氧化镍具有优异的催化性能、电学性能等[4－5]。基于这一系列优异特性，纳米氧化镍常用作催化剂[6]、传感器[7-8]和电池电极[9]材料。 从简化操作与节省能源角度考虑，液相沉淀法[10－11]逐渐成为合成纳米氧化镍的主要研究方法。由于纳米氧化镍表面活性高，在制备过程中极易发生团聚，影响产品的品质和应用。在这种情况下常常采用表面活性剂，通过范德华力使其吸附在氧化镍前体表面，形成微胞状态，表面活性剂的存在增强了粒子间的排斥力，使得粒子间不能接触，从而减少了沉淀形成过程引起的团聚，提高了颗粒的分散性。因此，利用液相沉淀法制备纳米氧化镍过程中添加表面活性剂具有积极的理论价值和应用价值。Dharmaraj等[12]以四水合乙酸镍为原料，聚乙 收稿日期：2009-12-20；修改稿日期：2010-01-05。 第一作者简介：张煜（1982—），男，硕士研究生。联系人：邱运仁，教授，E-mail qiu-yunren@https://www.doczj.com/doc/d916372142.html,。
收稿日期:2010-05-17 作者简介:傅小明(1974-),男,四川广元人,博士,主要从事纳米材料研究。基金项目:宿迁学院高级人才启动基金(SQCGJ2010002)。 文章编号:1006-2777(2010)05-0011-03 纳米氧化镍的化学法制备技术及研究现状 傅小明,印 涛 (宿迁学院,江苏宿迁 223800) 摘 要: 纳米氧化镍具有尺寸小、 比表面积大和化学活性高等特点,其应用比较广泛,国内外对纳米氧化镍的制备方法有很多研究。本文主要综述了化学法(沉淀法、溶胶)凝胶法、固相法、微乳液法、超声波分解法、熔盐法等)制备纳米氧化镍的研究现状及其优缺点,并对纳米氧化镍的研究发展趋势进行了展望。 关 键 词: 纳米氧化镍;化学法;现状;展望 中图分类号: TG138.1+ 3 文献标志码: A Preparative T echnique and Research Status of Nano N ickel Oxide Through Che m icalM ethod FU X iao m ing ,Y I N Tao (Suqian Co ll ege ,Suq i an 223800Jiangsu ,Ch i na) Abstract : N ano n ickel ox i de has w i de app licati on because o f i ts s m all scale ,larg e spec ifi c surface area ,we ll chem i ca l activ-i ty ,and so on .There are lots o f stud i es about prepara ti on o f nano n ickel ox ide at hom e and abroad .Th is arti c le i n troduces the advantages and d i sadvantages o f the prepara ti ve technique t hrough che m ical m ethod(P recipitation ,so -l ge,l so li d phase ,m icroe m u l s i on ,u ltrason ic decom position ,m o lten salt ,and so on).T he prospect of research of nano nicke l ox ide is descr i bed . K ey W ords : nano nickel ox i d e ;che m ica lm ethod ;presen t state ;prospect 纳米氧化镍(N i O )是一种很有前途的功能材料,具有尺寸小、比表面积大和化学活性高等特点, 在磁、光、电、敏感及催化等方面有特殊的性能[1] 。它广泛应用于磁性材料、气敏元件、电极材料、催化剂、电化学电容器、功能陶瓷、光电器件、电致变色材料和特种涂料等领域[2-6] 。 纳米N i O 的合成方法有很多种,主要为化学法和物理法。由于物理法制备的粉体粒径大、分布宽,而且某些组分易于挥发或发生偏析,一般不被采用。化学法具有操作简单、易于控制、适合大量生产等优点,被广泛应用于制备纳米N i O 。目前,纳米N i O 的化学制备方法主要分为沉淀法、溶胶)凝胶法、固相 法、微乳液法、超声波分解法、熔盐法等。 本文综述了近年来国内外纳米N i O 的化学法制备技术和研究现状,指出了不同制备方法的优缺点和可能解决问题的途径。 1 纳米氧化镍的制备方法 1.1 沉淀法 沉淀法是制备纳米氧化物时广泛采用的一种方 第30卷第5期 2010年10月 江 西 冶 金 JI ANGX IM ETALLU RGY V o.l 30,N o .5 O ctober 2010
第31卷第3期 2004年北京化工大学学报 JOURNAL OF BEI J IN G UN IV ERSIT Y OF CHEMICAL TECHNOLO GY Vol.31,No.3 2004 均匀沉淀法制备纳米氧化镍 郭广生 郑东华 王志华 卢洁欢 郭洪猷 (北京化工大学可控化学科学与技术基础教育部重点实验室,北京 100029) 摘 要:文中采用Ni (NO 3)2?6H 2O 为主要原料,CO (NH 2)2为沉淀剂制备了球片状纳米NiO 粒子,并研究了反应物料配比、反应温度以及煅烧温度等条件对产品粒径和产率的影响。采用热重2差热(TG 2DTA )、透射电子显微镜 (TEM )、电子衍射(ED )、X 射线衍射(XRD )等分析手段对产物性能进行了表征。结果表明中间产物从320℃开始 分解;粒子形貌基本呈球状,平均粒径15nm 左右,分散性良好;制得的纳米NiO 粒子结晶性完好,属纯度较高的立方晶系结构,晶型完整。 关键词:氧化镍;纳米粒子;均匀沉淀法中图分类号:O611162 收稿日期:2003211221 基金项目:国家自然科学基金资助项目(20271006)第一作者:男,1963年生,教授E 2mail :guogs @https://www.doczj.com/doc/d916372142.html, 引 言 纳米材料由于粒子尺寸进入了纳米量级,具有独特的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,因此展现出许多特有的性质和功能。对于纳米氧化镍粒子来说,它还具备了优良的催化活性、超顺磁性和热敏性[123]等,因而被广泛应用于催化剂、电池电极、磁性材料与电子材料等领域,是一种重要的无机纳米材料[425]。 目前,纳米氧化镍粒子的制备方法很多,主要有固相法和液相法[629]。但有些制备方法存在明显的缺陷和局限性,主要表现为设备复杂、操作步骤繁多、产物粒子团聚严重、粒径不易控制、成本高等缺点。液相法由于制备形式的多样性,操作简单、粒度可控等特点而备受人们重视。通常的制备方法选用一种适当的沉淀剂加入被沉淀的主体溶液中,这种沉淀方法造成沉淀剂暂时局部浓度过大,使得大量细小沉淀迅速形成,制备的纳米粒子团聚较严重。而均匀沉淀法沉淀过程较慢,沉淀晶核慢慢成长起来,因此制备出的粒子均匀紧密,含杂质少,分散性 好。本文以Ni (NO 3)2?6H 2O 为原料,CO (N H 2)2为沉淀剂,采用均匀沉淀法制备纳米级氧化镍,并研究了实验参数对产品粒径大小、产率的影响。 1 实验部分 111 主要试剂和仪器 试剂 六水合硝酸镍(Ni (NO 3)2?6H 2O )(分析纯)、尿素(CO (N H 2)2)(分析纯),均由北京益利精细化学品有限公司生产;无水乙醇(≥9917%),北京世纪红星化工有限责任公司生产,实验用水为去离子水。 仪器 H 2800型透射电子显微镜、PCT 21A 型差热天平(北京光学仪器厂,升温速率10℃/min );日本岛津XRD 26000型X 2射线粉末衍射仪(CuK α射线)。112 纳米氧化镍的制备 根据实验方案设计要求,配置一定浓度的Ni (NO 3)2?6H 2O 和CO (N H 2)2溶液,按一定比例混 和,搅拌并加热到一定温度,反应一定时间后,离心分离出前驱体、并将其洗涤至中性,在温度为70℃下干燥12h ,最后将前驱体(样品A )置于马弗炉中,在特定温度下煅烧1h 即得氧化镍产品。表1列出了纳米氧化镍的制备条件及部分实验结果。 表1 样品的制备条件和部分实验结果 Table 1 Preparation conditions and results of the sam ples 样品编号 n (Ni (NO 3)2?6H 2O )/ n (CO (NH 2)2) 反应温度/℃ 反应时间/h 煅烧温度/℃平均粒径/nm A 1∶49010// B 1∶4901030011 C 1∶4901040015D 1∶4 90 10 500 28
纳米氧化镍的应用现状 1.催化剂 纳米NiO是一种催化作用较好的氧化催化剂，Ni2+具有3d轨道，对多电子氧具有择优吸附的倾向，对其它还原气体也有活化作用，并对还原气体的O2起催化作用，在有机物的分解合成，转化过程中，如汽油氢化裂化，是石化处理中烃类转化，重油氢化过程中，NiO 是良好的催化剂。在天然气的催化燃烧中，为了避免反应温度过高使空气中的N2氧化生成NOx，并有未燃烧完全的CO产生，使用NiO／CuO— Zr02复合催化剂提高了其高温稳定性。在制备纳米碳管的过程中，用到了NiO／Si02复合催化剂，并且Ni含量较高时，合成的碳纳米管收得率高，管径分布窄，而NiO的含量及形状直接影响着碳纳米管的产量及性状。在废水处理中，NiO是除去其中CH4，氰化物，N2，促使NOx分解的催化剂。NiO作为光催化降解酸性红的催化剂，在处理有机染料废水中，效果非常显著。 2.陶瓷添加剂与玻璃染色剂 陶瓷制品中用NiO来提高其冲击力，当加入NiO(O．02(wt)％)，还可以提高材料的各项电性能，如压电性能和介电性能。在玻璃中加NiO主要是控制玻璃的颜色，在能吸收紫外线的着色稳定的棕色透明玻璃中就含少量的NiO。透明玻璃镜和装饰用玻璃中，均添加了适量的NiO作着色剂。 3.电池电极 随着通信，信息技术的不断发展，电容器也得到了前所未有的发展。现在的超级电容器由于具有比静电电容器高得多的能量密度和比传统化学电源高得多的功率密度而成为一个研究热点。据研究表明，氧化钌是目前研究最多，性能最好的电化学电容器电极材料，但由于它的价格非常昂贵阻碍了它的大规模应用。而且活性炭内阻较大的特点使得人们把目光投向了过渡金属氧化物。过渡金属氧化物因为其本身的准电容现象成为超级电容器的电极材料。目前，利用Ni，Mn，Co等氧化物的内阻较小，价廉且比容量大等特点，制作而成的电池电极材料备受关注。碳酸盐熔盐燃料电池中用NiO作阴极，用煤气或天然气作燃料，是一种发电效率高于传统火力发电的清洁能源。而且纳米NiO电池与普通NiO电池相比有明显的放电优势，放电容量明显增大，电极电化学性能得到改善。 4.传感器 NiO是近几年来越来越受到重视的气体传感器材料。目前已有用纳米NiO制作成的甲醛传感器，CO传感器，H2传感器等应用于实际生产。钢管经贸网https://www.doczj.com/doc/d916372142.html,辛勤整理，欢迎分享！