水热法制备纳米氧化镍

湖州师范学院材料综合实验报告

姓名 学号 组别 日期 评阅人 1 实验名称：水热法制备纳米TiO2

水热法属于液相反应的范畴，是指在特定的密闭反应器中采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。在水热条件下可以使反应得以实现。在水热反应中，水既可以作为一种化学组分起反应并参与反应，又可以是溶剂和膨化促进剂，同时又是一种压力传递介质，通过加速渗透反应和控制其过程的物理化学因素，实现无机化合物的形成和改进。

水热法在合成无机纳米功能材料方面具有如下优势：明显降低反应温度（100-240℃）；能够以单一步骤完成产物的形成与晶化，流程简单；能够控制产物配比；制备单一相材料；成本相对较低；容易得到取向好、完美的晶体；在生长的晶体中，能均匀地掺杂；可调节晶体生成的环境气氛。

一．实验目的

1.了解水热法的基本概念及特点。

2.掌握高温高压下水热法合成纳米材料的方法和操作的注意事项。

3.熟悉XRD操作及纳米材料表征。

4.通过实验方案设计，提高分析问题和解决问题的能力。

二．实验原理

水热法的原理是：水热法制备粉体的化学反应过程是在流体参与的高压容器中进行，高温时，密封容器中有一定填充度的溶媒膨胀，充满整个容器，从而产生很高的压力。为使反应较快和较充分的进行，通常还需要在高压釜中加入各种矿化物。

水热法一般以氧化物或氢氧化物（新配置的凝胶）作为前驱物，他们在加热过程中溶解度随温度的升高而增加，最终导致溶液过饱和并逐步形成更稳定的氧化物新相。反应过程的驱动力是最后可溶的的前驱物或中间产物与稳定氧化物之间的溶解度差。

三．实验器材

实验仪器：10ml量筒；胶头滴管；50ml烧杯；高压反应釜；烘箱；恒温磁力搅拌器。

实验试剂： 无水TiCl4；蒸馏水；无水乙醇。

无机盐工业　ＩＮ０ＲＧＡＮＩＣ　ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　第４４卷第３期　２０１２年３月　

纳米氧化镍制备及表征　

王红涛　。张乐观。，贺茂云　（１．神马尼龙化工有限责任公司，河南平顶山４６７０４４；２．华中科技大学环境科学与工程学院）　

摘要：以六水硝酸镍和氨水为原料，采用配位均匀沉淀法制备了纳米氧化镍。探讨了制备条件对氧化镍前驱　体产率和纳米氧化镍平均粒径的影响．得出最佳工艺条件：镍离子浓度为０．８　ｍｏｌ／Ｌ，反应物配比［ｎ（氨水）　（硝酸　镍）１为３：ｌ，沉淀反应温度为８０℃，反应时间为９０　ｍｉｎ，焙烧温度为４００℃，焙烧时间为１　ｈ。同时，利用ｘ射线衍射　（ＸＲＤ）和透射电镜（ＴＥＭ）等分析方法对产品组成和形貌进行了表征，结果显示，实验制得的氧化镍纳米晶属标准面　心立方晶系结构．晶粒呈球形．平均粒径约为１２　ｎｍ。　关键词：氧化镍；纳米颗粒；配位沉淀法；表征　中图分类号：ＴＱ１３８．１３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—４９９０（２０１２）０３—００６０—０３　

Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎａｎｏ－ｓｉｚｅｄ　ｎｉｃｋｅｌ　ｏｘｉｄｅ　

Ｗａｎｇ　Ｈｏｎｇｔａｏ　，Ｚｈａｎｇ　Ｌｅｇｕａｎ２，Ｈｅ　Ｍａｏｙｕｎ　（１．ＳｈｅｎｍａＮｙｌｏｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ　４６７０４４，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎａｎｏ—ｓｉｚｅｄ　ＮｉＯ　ｗａｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ　ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｕｓｉｎｇ　ａｍｍｏｎｉａ　ｗａｔｅｒ　ａｎｄ　Ｎｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２０　ａｓ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｏｆｖａｒｉｏｕｓ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｉｎ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｙｉｅｌｄ　ｏｆｐｒｅｃｕｒｓｏｒ　ａｎｄ　ｏｎ　ｍｅａｎ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｏｆ　ｎａｎｏ－ｓｉｚｅｄ　ＮｉＯ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｏｐｔｉｍｕｍ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｐｒｅｐａｒｉｎｇ　ｎａｎｏ—ｓｉｚｅｄ　ＮｉＯ　ｗｅｒｅ　ａｓ　ｆｏｌｌｏｗｓ：ｎｉｃｋｅｌ　ｉｏｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｗａｓ　０．８　ｍｏｌ／Ｌ，ａｍｏｕｎｔ－ｏｆ－ｓｕｂｓｔａｎｃｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ａｍｍｏｎｉａ　ｗａｔｅｒ　ｔｏ　ｎｉｃｋｅｌ　ｎｉｔｒａｔｅ　ｈｅｘａｈｙｄｒａｔｅ　ｗａｓ　３：１，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｗａｓ　８０℃，ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｗａｓ　９０　ｍｉｎ，ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗａｓ　４００℃，ａｎｄ　ｃａｌｃｉ—　ｎａｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｗａｓ　１　ｈ．ＸＲＤ　ａｎｄ　ＴＥＭ　ｅｔｃ．ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔ．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｎａｎｏ－－ｓｉｚｅｄ　ＮｉＯ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｈａｄ　ａ　ｆｉｎｅ　ｃｒｙｓｔａｌ　ｐｈａｓｅ　ｏｆ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｆａｃｅ・－ｃｅｎｔｅｒｅｄ　ｃａ・・　ｂｉｃ　ｌａｔｔｉｃｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｗｉｔｈ　ａ　ｍｅａｎ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｏｆ　ａｂｏｕｔ　１２　ｎｍ．Ｓｈａｐｅ　ｏｆ　ｎａｎｏ－ｓｉｚｅｄ　ＮｉＯ　ｗａｓ　ｓｐｈｅｒｉｃａ１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎｉｃｋｅｌ　ｏｘｉｄｅ；ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ；ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ　ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　

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氧化镍的制备方法及其应用

作者：王仁清

来源：《现代企业文化·理论版》2008年第23期

摘要：文章综述了超细NiO粉体近年来的制备方法及其特点(主要有固相反应法、液相法、溶胶凝胶法、微乳液法、水热法，介绍了超细NiO粉体的应用现状。

关键词：NiO；粉体；制备；液相法

中图分类号：TB34 文献标识码：A

文章编号：1674-1145（2008）-35-0100-02

NiO是一种极有前途的功能材料，已被广泛应用于冶金、化学及电子工业等领域。在氧气氛下，NiO还是一种典型的p2型半导体材料。本文主要介绍了固相反应法、液相法溶胶凝胶法、微乳液法、水热法，法制备超细NiO粉体，以及其在催化剂、电容器材料等方面的应用。

一、纳米NiO的制备方法

（一）固相法

固相法是近年来发展起来的一种新方法，是通过固相到固相的反应来制造粉体。用固相法制备纳米物质一般基于两个机理：（1）将大块物质极细地分割的方法，如机械粉碎（用球磨机，喷射磨等进行粉碎），化学处理等；（2）将最小单位组合，如热分解法（大多是盐的分解），固相反应法（大多是化合物），火花放电法（用金属Al生产Al（OH）3）等。固相法克服了团聚现象的缺点，且具有无溶剂，选择性强，工艺简单，产率高，能耗低，反应条件容易掌握等优点。李生英，高锦章等也用固相法合成纳米NiO颗粒，他们用NiSO4·7H2O和NaOH为原料，得到纳米NiO粉末。

（二）液相法

液相法以均相的溶液为出发点，通过各种途径使溶质和溶剂分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒，得到所需粉末的前驱体，热解后得到纳米颗粒。液相法可分为均匀沉淀法，直接沉淀法等。 龙源期刊网

1．直接沉淀法：向盐溶液中加入沉淀剂（OH-，C2O2-4，CO2-3等），然后在一定温度下反应，形成不溶性的盐，经脱水或热分解得到所需的物质。它的缺点是沉淀生成的速度快，通常无法控制其反应速度，沉淀产生不均匀，粒径分布较宽。虽然此法有以上的缺点，但是由于它的条件要求不太苛刻，目前仍然是最广泛采用的一种制备纳米粒子的方法。秦振平，郭红霞等用均匀沉淀法以NiCl2和Na2C2O4为原料合成了纳米NiO。直接沉淀法制备的纳米NiO中，团聚现象普遍存在，因此，此工艺存在一定的缺陷。Guo-JunLi，Xiao-Xian Huang等利用醇的介电常数低的特点，在醇- 水溶液中合成了纳米NiO粉体，在一定程度上阻止了纳米颗粒的团聚。

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。