[发明专利]一种超临界乙醇合成纳米片状氧化镍的方法

说明书

（一）        技术领域

    本发明属于无机材料技术领域，特别涉及一种超临界乙醇合成纳米片状氧化镍的方法。

（二）        背景技术

氧化镍(NiO)为典型的P型半导体, 在其晶格中存在电子空穴 ，是一种催化性能较好的氧化型脱氢催化剂；氧化镍晶格中存在Ni^2 +的空位，Ni^2 +有3d轨道，对多电子氧有选择优先吸附的倾向，表现出较分子式NiO有过量的氧(非化学计量氧)，通过自身的电子空穴对水质有机染料进行光催化作用；氧化镍（NiO）的理论容量为718mAhg^-1，其中具有网格结构氧化镍电极表现出非常好的倍率性能10Ag^-1电流密度下循环20圈后，该电池容量还能保持在 700mAh g^-1；另外氧化镍在光电材料、气敏传感材料等方面有着广泛的用途。

氧化镍的制备方法在其研究领域中占有重要的地位，不同的制备工艺和方法对材料的结构与性能有很大影响。尤其是制备纳米材料，纳米氧化镍粉体的沉淀法制备是含有镍溶液中加入合适的沉淀剂,使镍溶液经过与沉淀剂的反应形成前驱体沉淀物,沉淀物经过过滤，洗涤从溶液中分离出来,然后通过干燥脱水和热分解得到纳米氧化镍粉体。沉淀法的优点是:工艺简单，操作简便，生产成本低，产物纯度高；但是该法的缺点也很明显,团聚较严重，粒径分布不均匀。纳米氧化镍粉体的溶胶-凝胶法制备是含有镍的醇盐中水解生成溶胶,然后经过凝结成型变成凝胶,凝胶质因为聚合而固化,然后固化的凝胶通过干燥，焙烧等过程形成氧化镍；溶胶-凝胶法制备的产品纯度高，颗粒分布也均匀且分布较窄；但是由于该法中溶胶凝胶形成的速度较慢,所以导致整个试验时间过长。水热法制备纳米氧化镍的整个反应过程是在密闭容器中进行,以水为媒介；水热法制备纳米氧化物的原理是利用在高温、高压下氢氧化物在水中的溶解度大于相应的氧化物,而使氧化物从水中析出的方法；该方法利用了两种化合物的溶解度差,避免了制备过程中存在化学反应而引起的硬团聚；该法的优点还包括粒子纯度高、分散性好、生产成本低；但是由于在水热条件下有很大部分金属离子还是以离子形式存在于溶液中造成浪费。

超临界流体（supercritical fluid,SCF）是一种温度和压力超过临界点以上的、无相界面且兼具液体和气体性质的物质相态。这种特殊的相态位置决定了超临界流体必然具有一些不同于通常的气体和液体的特殊性质。如果能充分利用好这些特性，扬长避短，就能够取得传统方法所达不到的结果，发展超临界技术的意义也在于此。与一般的流体相相比，超临界流体的特殊性主要表现在以下两个方面：优良的物性和强烈的参数敏感性。优良的物性是指超临界流体具有与气体接近的粘度、扩散系数和与液体接近的密度、优良的热质传递性能以及独特的溶解度等。一般采用水为介质，但是水的临界温度（374℃）和压力（22.1MPa）对于反应容器要求极高，因为在此条件下，水就有很强的氧化能力。

（三）        发明内容

    本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种工艺流程简单、产品粒度分布均匀的超临界乙醇合成纳米片状氧化镍的方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种超临界乙醇合成纳米片状氧化镍的方法，以无机镍源和无水乙醇为原料，包括如下步骤：

（1）将无机镍源溶于无水乙醇中，得到绿色溶液，将醋酸铵和苯甲醇加入到绿色溶液中，搅拌后转移至高压反应釜中，反应开始前，用氮气吹扫高压反应釜，排除釜内的氧气，打开加热和搅拌开关，待反应温度升至243-255℃后，维持反应30-1200min；反应结束后，调节反应釜加热电压为零，打开循环冷凝装置，待釜内温度降至200-212℃时，打开反应釜的调节阀，分别收集无水乙醇和气溶胶状的蓝色纳米粉末；

（2）将纳米粉末放入管式炉里烧结，通入氮气，设定反应温度为350-400℃，最终得到产品。

为了解决对于设备要求不是很高的情况下和得到超细和分布均一的纳米氧化镍，本发明采用超临界乙醇合成超纯，超细，而且分布均一的纳米氧化镍。其一在于，乙醇相对于水的临界温度和压力较低，分别为243.1℃和6.38 MPa，从而避免苛刻的设备要求，并且本发明采用泠凝装置，使得乙醇得以回收利用；其次，临界下乙醇具有很低的表面张力和很高的过饱和度等特性，可以减少氧化镍粉体的粒径，同事大大提高粉体的分散性。

本发明的更优方案为：

所述无机镍源为六水硝酸镍、四水醋酸镍和六水氯化镍中的一种。