[发明专利]一种球形二硒化镍粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及一种球形二硒化镍粉体的制备方法。

背景技术

过渡金属硫属化物由于其特殊的物理化学性质，在过去几十年里受到材料科学领域的巨大的关注，并已经广泛应用于光学记录材料、太阳能电池、超离子导体材料、催化剂、传感器以及激光材料等各种领域。

二硒化镍是一种典型的过渡金属硫属化物。由于二硒化镍在电学和磁学方面有更为特殊的性质，而且纳米材料的组成成分、晶体结构、晶体形状和尺寸对它的性质有很大的影响，所以二硒化镍控制合成成为科学家研究的焦点。目前二硒化镍合成方法有固相法、沉淀法、水热法和溶剂热法等。由于水热法和溶剂热法能使晶体在非受限的条件下充分生长，具有晶体形貌、大小可控，结晶完好等优点，所以水热法和溶剂热法是两种最为常见的合成方法。

目前报道的利用水热法和溶剂热法制备二硒化镍的研究比较多，如一种六角形二硒化镍纳米星的制备方法（杜为民等，发明专利公开号CN101049917A），该发明采用乙酰丙酮合镍和硒粉为原料，油酸和苯甲醚分别作为表面活性剂和溶剂，在160-200℃恒温条件下反应8-24小时得到六角形二硒化镍纳米星粉体，但该种方法反应温度要求较高，且需要添加表面活性剂来对纳米星的生长提供结构导向作用；一种层片状二硒化镍的制备方法（W. Zhang et al. Journal of Crystal Growth 2009, 209, 213-216），该方法采用六水合氯化镍和硒粉为原料，EDTA或油酸作络合剂，高浓度的NaOH溶液作溶剂，在90~100℃下恒温反应10-15小时，得到层片状二硒化镍粉体，该种方法较为复杂，且限制条件较多；一种二硒化镍纳米棒的制备方法（B. Li NanoStructured Materials, 1999, 11,  1067–1071），该方法采用无水氯化镍和硒粉为原料，乙二胺作溶剂，在160℃恒温条件下反应10小时，得到二硒化镍纳米棒粉体，但该种方法操作复杂，采用的无水氯化镍是经过六水合氯化镍前期复杂处理得到，且得到的纳米棒的粒径范围分布过宽；一种二硒化镍纳米管的制备方法（H. Fan Journal of Crystal Growth 2009, 311, 4530-4534），该方法采用醋酸镍和氧化硒作原料，乙醇胺作溶剂，聚乙烯醇作模板，在160℃恒温下反应16小时，得到二硒化镍纳米管粉体，该种方法操作复杂，且得到的产物形貌不够均一。

有关二硒化镍各种形貌的制备方法并未在上述内容中一一涉及，但大部分方法所得到的粒子大小不是很均匀，产物形貌不均一，操作比较复杂，需要制备模板、添加表面活性剂等缺点。

作为锂离子电池负极材料，二硒化镍活性材料表现出了较高的比容量，二硒化镍负极材料的理论容量为495mA·h/g，远高于碳负极材料的理论容量372mA·h/g，作为锂离子电池负极材料具有良好的应用前景。然而，由于在充放电过程中基体结构变化而产生材料粉化问题，限制了其大规模应用。以往的研究表明，二硒化镍活性材料的物性结构、均匀性等特性对于材料的电极性能是非常重要的，故球形结构材料的热力学稳定、各向同性及较大的填充密度等优点得到广泛的关注，然而目前相关文献中还完全未涉及到均匀球形二硒化镍的报道。

发明内容

本发明的目的是提出一种球形二硒化镍粉体的制备方法，无需先行制备模板和使用任何表面活性剂，反应温和，一步合成，工艺简单，制备的产物为球形二硒化镍粉体，并且所制备的球形颗粒非常均匀，不产生团聚现象，有利于提高材料的热力学稳定、各向同性及填充密度。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种球形二硒化镍粉体的制备方法，具体步骤为：

1）将含Ni²⁺水溶性盐和单质硒粉混合于溶剂中，超声振荡20min-40min，搅拌均匀，得反应液，所述含Ni²⁺水溶性盐在反应液中的浓度为0.01 mol/L ~0.2mol/L，所述单质硒粉的物质的量为Ni²⁺物质的量的4~8倍；所述溶剂由乙二胺和质量百分含量为60%-80%的水合肼按照体积比为1:3~6混合组成；

2）将所述反应液在100℃-180℃的温度下，密封反应12 h -20h；然后冷却，用乙醇和蒸馏水洗涤2-3次，再在60℃-80℃下烘干，得平均直径为2.8μm-3.2μm的球形二硒化镍粉体。

所述含Ni²⁺水溶性盐在反应液中的浓度优选为0.05mol/L。