专利名称：八面体镍纳微材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及镍纳微材料，特别是涉及一种利用热分解-还原工艺生成八面体镍纳
微材料的简易方法。
背景技术：
近年来，多形态的镍基纳微米材料(镍，氧化镍等)在电磁屏蔽及吸波材料、可再 充电电池、化学催化材料、光电子材料及磁记录材料等领域的应用引起了广泛的关注。一 方面是由于其具有原料丰富、价格便宜、无毒等优点；另一方面是由于其具有化学稳定性能 和抗氧化性能好，导电性能和铁磁性能强等优点，同时其高的比表面积和体积效应预计可 带来新的物理化学特性。而纳米材料的形态是影响其性能的关键因素。为此，人们先后开 发了电解法、羰基镍热分解法、加压氢气还原法、蒸发_冷凝法、溶液还原法等多种合成工 艺，并制备出的颗粒、线、管、中空球、片等镍基纳微米材料。而最近八面体形状的粒子因其 特殊的形态而备受关注。文献《Angew. Chem. Int. Ed.》[2006,45(23) :3825-3829]公布了 采用模板沉积法制备八面体Si02纳米笼；文献《Crystal Growth & Design》[2007， 7 (12): 2415-2418]公布了以碳为模板采用碳热还原制备中空Ni0纳米八面体；文献《Mater. Lett.》[2007,61 (11-12) :2281-2283]公布了以阴/阳离子表面活性剂为结构指示剂通过 液相还原得到八面体Cu20纳米晶。而有关Ni微/纳米八面体粒子的固相合成，国内外尚 未见报道。同时这些文献所公布的制备方法引入了多种化学试剂、采用复杂多步的模板工 艺或采用特殊的活性剂，因而存在纯度低、工艺复杂、效率低、成本高等缺点，致使其应用受 到限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为克服已有技术之不足，提供一种高纯度的Ni纳 微米材料。再一 目的是提供一种简便快捷的制备八面体纳微粒子的方法。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案 本发明提供的八面体镍(Ni)纳微材料的制备方法，该方法采用热分解-还原工
艺，具体是以镍的硝酸盐为原料，将其加入到容器中进行热分解反应，热分解反应的时间
30分钟 10小时，热分解反应的温度300 500°C ;将热分解反应生成的灰黑色的物质经
过离子水或乙醇洗涤、过滤和干燥工序后，得到氧化镍(Ni0)八面体纳微材料；将NiO八面
体纳微材料采用还原性气体在300 45(TC还原，得到所述八面体Ni纳微材料。 所述的容器可以由铁、铝、铜、玻璃、陶瓷或石英制成。 所述的还原性气体可以是^、CO中的一种，或其与N2、Ar的混合气体。 在Ni0八面体纳微材料还原过程中，还原时间为0. 5 10小时。 本发明制备的八面体Ni0纳微材料和八面体Ni纳微材料，其在制备催化剂材料中
的应用。 本发明制备的八面体Ni纳微材料，其在制备微波吸收材料中的应用。
本发明与现有技术相比具有以下的主要优点
其一 .操作简单，对设备的要求不高； 其二 .制备流程新颖；形成机理独特，易于工业应用推广； 其三.反应过程不需添加任何模、板表面活性剂或结构指引剂，并且纯度高，成本 低，效率高，易于实现工业化； 其四.采用本方法合成的八面体纳微粒子纯度高，杂质含量少，并且用途广，例如 作为催化剂材料、微波吸收材料，可以明显提高催化和微波吸收性能，有显著的经济和社会效益。
图1和图2是实施例1所得的产物在扫描电镜下观测到的SEM形貌。 图3和图4是实施例1所得的产物的元素组成分析EDS图谱和物相分析XRD曲线图。 图5和图6是实施例2所得的产物在扫描电镜下观测到的SEM形貌。 图7是实施例3所得的产物在扫描电镜下观测到的SEM形貌。 图8是实施例4所得的产物在扫描电镜下观测到的SEM形貌。 图9和图10是实施例5所得的产物在扫描电镜下观测到的SEM形貌。 图11是实施例5所得的产物的物相分析XRD曲线图。 图12是实施例6所得的产物在扫描电镜下观测到的SEM形貌。 图13是实施例1所得产物按实施例7方法所测的电化学伏安曲线图。 图14是实施例5所得产物按实施例7方法所测的电化学伏安曲线图。 图15是实施例5所得产物按实施例8方法所测的电磁参数。 图16是实施例5所得产物的反射率曲线。
具体实施例方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但本发明的内容不局限于下面的 实施例。 本发明提供了一种由热分解_还原工艺制备氧化镍、镍八面体纳微粒子的简易方
法。所述的氧化镍、镍八面体纳微粒子分别采用下面的反应式合成
2M(M 3)2 -6//2<9~^>2^<9 + (92亇+4M92亇+12//2(9个 (n
2 2 (2) 本发明的氧化镍和镍外观分别为灰黑色和黑色。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
实施例1 : 将装有10克硝酸镍的4cmX6cmX1.5cm的陶瓷方舟放置在箱式高温炉中，在 30(TC加热30分钟，随炉冷却后，将反应生成的灰黑色物质洗涤过滤，并用去离子水和乙醇洗涤数次，然后在烘箱中8(TC干燥12小时。所得产物的形貌如图1和图2所示，元素组成 (图3)和物相分析(见图4)表面该产物为八面体NiO纳微粒子。
实施例2 : 采用实施例1中的工艺，当反应时间为5小时，如图5和图6所示也可以得到八面
体NiO纳微粒子。 实施例3 : 采用实施例1中的工艺，当热分解温度为500°C ，反应时间为5小时，如图7所示也 可以得到八面体Ni0纳微粒子。
实施例4 : 采用实施例1中的工艺，当热分解温度为700°C ，反应时间为3小时，如图8所示只
能得到多面体NiO纳米粒子。 实施例5 : 将实施例l中获得的八面体NiO纳微粒子放置在还原炉中，通入体积比为l : l的 H2/N2混合气体在30(TC还原反应1小时，然后在氮气保护下随炉冷却，得到形貌如图9和图 10所示黑色的多孔八面体Ni纳微粒子。从图11中的物相分析XRD图谱可见，无其它杂相 存在。 实施例6 : 将实施例1中获得的八面体NiO纳微粒子放置在还原炉中，通入体积比为1 : 1 的H2/N2混合气体在45(TC还原反应1小时，然后在氮气保护下随炉冷却，得到形貌如图12 所示，由大量颗粒组成的八面体Ni纳微粒子。
实施例7 : 将实施例1和实施例5中获得的八面体NiO纳微粒子和八面体Ni纳微粒子分别 掺入到碳糊电极(CPE)中制备修饰电极，分别在0. 1M KC1、0. 1M KCl+lmM H202溶液中测 试伏安曲线。结果分别如图13和14所示。可见，修饰有NiO后的CPE电极在较低的电位 (0. 15V)下氧化电流明显增加，而修饰有Ni的CPE电极在较宽的电位下(0. 5-1. IV)氧化电 流明显增加，这说明NiO和Ni八面体纳微粒子的固定有利于H202的催化氧化。这种特性表 明该八面体Ni和NiO纳微材料在催化领域具有重要的应用前景。
实施例8 : 将实施例5中获得的八面体Ni粒子与石蜡按l : 1的质量比加热混合均匀，用 模具制成外径7. Omm、内径3. 02薩，高约3. 5mm的同轴试件后，在美国Agilent公司生 产N5230型矢量网络分析仪上用同轴法测量其在2 18GHz范围内的微波电磁参数如图 15所示。可见，与购买的羰基镍粉相比，所制备的八面体Ni纳微材料具有明显高的介电 常数实部和虚部，这暗示其具有更高的储存和损耗电能的能力。基于所测电磁参数，计算 其反射损耗曲线如16所示，可见，当Ni的体积分数为4%，在12. 8GHz对应的最大损耗 为-37. 9dB，特别是涂层厚度为1.8-10. Omm，在2-18GHz范围内，小于_20dB(对应99 % 的损耗)的频带宽为12GHz。此值高于文献Fe/SmO的0. 57GHz[J Alloys Compounds, 2002,301 :330-332]， Fe/Fe3B/Y203的3.8GHz[J Phys. D :Appl.Phys. 2004，37 :2737]， Fe/ Z-Ba-ferrite的8. 5GHz[Appl. Phys. Lett. 2003，83 :4017]， Fe/C的3. 9GHz[Appl. Phys-Lett. 2006， 88 :062503] ， Ni(C)的7. 8GHz[App1. Phys. Lett. 2006,89 :053115]，以及纯Fe
5纳米粒子的9. 8GHz [Powder Metall. Ind. 2006， 16 :11]。此处的宽频带、高吸收的特性表明 该八面体Ni纳微材料在微波电磁屏蔽与吸收领域将具有重要的应用前景。
权利要求
一种八面体镍纳微材料的制备方法，其特征是该八面体镍的纳微材料是由热分解-还原工艺制成，该方法是以镍的硝酸盐为原料，将其加入到容器中进行热分解反应，反应的时间30分钟～10小时，反应的温度300～500℃；将反应生成的灰黑色的物质经过离子水或乙醇洗涤、过滤和干燥工序后，得到八面体氧化镍纳微材料；将八面体氧化镍纳微材料采用还原性气体在300～450℃还原，得到所述八面体镍纳微材料。
2. 如权利要求1所述的八面体镍纳微材料的制备方法，其特征在于所述的容器是由铁、铝、铜、玻璃、陶瓷或石英制成。
3. 如权利要求1所述的八面体镍纳微材料的制备方法，其特征在于所述的还原性气体是H2、 C0中的一种，或其与N2、 Ar的混合气体。
4. 如权利要求1所述的八面体镍纳微材料的制备方法，其特征在于还原的时间为0. 5 10小时。
5. 权利要求1至4中任一权利要求所述方法制备的八面体氧化镍纳微材料和八面体镍 纳微材料，其在制备催化剂材料中的应用。
6. 权利要求1至4中任一权利要求所述方法制备的八面体镍纳微材料，其在制备微波 吸收材料中的应用。
全文摘要
本发明涉及八面体镍纳微材料的制备方法，采用热分解-还原工艺，即以镍的硝酸盐为原料，将其加入到容器中进行热分解反应，反应的时间30分钟～10小时，反应的温度300～500℃；将反应生成的灰黑色的物质经过洗涤、过滤和干燥工序后，得到八面体氧化镍纳微材料；再将八面体氧化镍纳微材料采用还原性气体在300～450℃还原，得到所述八面体镍纳微材料。本发明制备流程简单，形成机理独特，易于工业应用推广；反应过程不需添加任何模、板表面活性剂或结构指引剂，成本低，效率高；本发明合成的材料纯度高，其优良的微波吸收性能和化学催化作用，适用于制备催化剂或微波吸收材料，具有显著的经济效益和社会效益。
文档编号B22F9/26GK101786171SQ20101010058
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月22日 优先权日2010年1月22日
发明者乔儒, 华桥, 吴文华, 李君 , 李良超, 童国秀, 缪煜清 申请人:浙江师范大学