專利名稱：不同形貌β-氫氧化鎳的制備方法
技術領域：
本發明屬于納米材料制備領域，具體涉及不同形貌β-氫氧化鎳材料的制備方法。
背景技術：
由于結構、尺寸和形貌等因素對材料特性及其應用具有的重要影響，對無機功能材料 的形貌控制研究引起了人們的廣泛興趣。形貌控制研究不僅要求充分發揮材料的本征性 質，還需要通過對材料的結構、尺寸和形貌進行有效控制，從而對其性質進行裁剪和調整。 近年來，新能源材料的開發已成為科學家們的研究焦點，其存在的一個挑戰性問題是能否 通過改變材料的形貌有效地提高其電化學性能，從而為新能源材料的開發提供新材料。氫氧化鎳是一種重要的氫氧化物功能材料，是鎳氫、鎳鎘等堿性二次電池的主體 正極活性材料，對制約電池的容量、壽命和電化學性能起關鍵作用。氫氧化鎳具有六方層 狀結構，有兩種晶體結構α-Ni (OH)2和β-Ni (OH)2，對應的充電狀態分別為γ-NiOOH和 β -NiOOH0與β -Ni (OH) 2相比，α -Ni (OH) 2具有優越的電化學性能，但是，α -Ni (OH) 2是 一個亞穩態結構，在制備過程中或在強堿性物質中很容易轉化為β-Ni (OH)2,因此，目前鎳 氫電池的正極都采用β -Ni (OH)2/ β -NiOOH電對循環，因此，發展β -Ni (OH)2的可控合成方 法，制備具有更優越電化學活性的β-Ni (OH)2具有重要意義。有基于此，申請人作出本發明。
發明內容
本發明的目的是提供了一種制備不同形貌氫氧化鎳的方法。采用本發明制備的 β-氫氧化鎳具有優秀的電化學性能。所述的不同形貌β-氫氧化鎳的制備工藝，具有以下步驟
1、以七水合硫酸鎳為原料，乙醇和水為混合溶劑，常溫常壓下，磁力攪拌使七水合硫酸 鎳完全溶解，再向其中依次加入無水乙酸鈉和聚乙二醇400，充分混合得混合溶液；
2、將步驟1所配制的混合溶液以3°C/min的加熱速率升溫至120°C，并在該溫度下反 應6h ；
3、將步驟2反應得到的混合物進行分離，得到的綠色固體用無水乙醇清洗干凈后，在 80°C下進行烘干，即可得產品。本發明的有益效果如下
1、以七水合硫酸鎳為鎳鹽前驅體，在120°c下反應6h，改變反應方式，就可以有效地制 備不同形貌的氫氧化鎳。尤其是可以獲得花狀和片狀氫氧化鎳。2、這種制備具有不同形貌β -氫氧化鎳的方法步驟簡單、且可控性好。3、經產品測試發現，本發明厚度為50 SOnm的納米片構筑的花狀β _氫氧化鎳， 其首次放電容量可達235mAh/g，而厚度為100 200nm的片狀β -氫氧化鎳，首次放電容 量為178mAh/g，本發明證實具有不同形貌氫氧化鎳，對產品的電化學性能具有顯著的 影響，通過改變產品形貌，可以獲得優越的電化學性能。以下通過附圖和具體實施例對本發明作進一步說明和證實。
圖1是按實施例1制備的花狀β-氫氧化鎳的掃描電子顯微鏡(SEM)照片(SEM，JEOL JSM-6360LV，加速電壓為 IOkV)；
圖2是按實施例2制備的片狀β-氫氧化鎳的掃描電子顯微鏡(SEM)照片(SEM，JEOL JSM-6360LV，加速電壓為 20kV)。
具體實施例方式
實施例1
按照制備過程進行，在常溫常壓下，按體積比1:1配制乙醇和去離子水組成的混合溶 劑30mL，再將4X10_3 mol NiS04*7H20加入該混合溶劑中，在磁力攪拌作用下，使七水合硫 酸鎳完全溶解，得到澄清溶液。再依次向該澄清溶液中加入2. 16g無水乙酸鈉和0.8g聚乙 二醇400，在磁力攪拌作用下，使其完全溶解得亮綠色澄清溶液。將該亮綠色澄清溶液密封 放置于容積為40mL的聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓釜中，并將高壓釜放入烘箱中，以3°C / min的加熱速率加熱至120°C，并在該溫度下反應6h。待反應結束后將得到的混合物進行離 心分離，將得到的綠色固體用30mL無水乙醇進行清洗，得到的產物在80°C的烘箱中進行烘 干即可得產品。取微量產品用無水乙醇分散得懸濁液，將此懸濁液滴在掃描電子顯微鏡的 樣品臺上，自然晾干，再離子濺射鍍上一層約5nm的金屬鉬膜后，即可進行掃描電子顯微鏡 (SEM)的觀察。通過檢測測得該產品是由厚度為50 SOnm的納米片構筑的分級結構，作為鎳氫 電池的電極材料，其首次放電容量為235mAh/g。實施例2:
按照制備過程進行，在常溫常壓下，按體積比1:1配制乙醇和去離子水組成的混合溶 劑30mL，再將4X10_3 mol NiS04*7H20加入該混合溶劑中，在磁力攪拌作用下，使七水合硫 酸鎳完全溶解，得到澄清溶液。再依次向該澄清溶液中加入2. 16g無水乙酸鈉和0.8g聚 乙二醇400，在磁力攪拌作用下，使其完全溶解得亮綠色澄清溶液。將該亮綠色澄清溶液轉 移至容積為50mL的圓底燒瓶中，將圓底燒瓶放入油浴中，以3°C /min的加熱速率加熱至 120°C，并在該溫度下回流反應他。待反應結束后將得到的混合物進行離心分離，將得到的 綠色固體用30mL無水乙醇進行清洗，得到的產物在80°C的烘箱中進行烘干即可得產品。取 微量產品用無水乙醇分散得懸濁液，將此懸濁液滴在掃描電子顯微鏡的樣品臺上，自然晾 干，再離子濺射鍍上一層約5nm的金屬鉬膜后，即可進行掃描電子顯微鏡(SEM)的觀察。通過檢測測得該產品是由厚度為100 200nm的片狀結構，作為鎳氫電池的電極 材料，其首次放電容量為178mAh/g。其他實施例
通過改變本發明制備方法中的工藝條件，依次可以獲得具有片狀、花狀、球狀、棒狀等 形貌的具有納米結構的β-Ni(0H)2。通過多次實施例后，我們發現
1、納米材料具有比表面積大、表面活性高等特點，作為電極的活性材料納米化后，表面 積增大，電流密度降低，極化減小，導致電容量增大，從而具有更優越的電化學活性。2、不同形貌氫氧化鎳納米材料，在電化學性能上有較大區別，本發明實現了 可控地制備具有不同形貌的β-Ni (OH)2，從而為獲得更優越電化學性能的產品提供了可 能。
權利要求
1.不同形貌β-氫氧化鎳的制備方法，其特征在于，包括如下主要步驟(1 )、以七水合硫酸鎳為原料，乙醇和水為混合溶劑，常溫常壓下，磁力攪拌使七水合硫 酸鎳完全溶解，再向其中依次加入無水乙酸鈉和聚乙二醇400，充分混合得混合溶液；(2)、將步驟(1)所配制的混合溶液以3°C/min的加熱速率升溫至120°C，并在該溫度 下反應6h ；(3)、將步驟(2)反應得到的混合物進行分離，得到的綠色固體用無水乙醇清洗干凈后， 在80°C下進行烘干，即可得產品。
2.根據權利要求1所述的不同形貌氫氧化鎳的制備方法，其特征在于在常 溫常壓下，按體積比1 :1配制乙醇和去離子水組成的混合溶劑30mL，再將4X10_3 mol MS04*7H20加入該混合溶劑中；在磁力攪拌作用下，使七水合硫酸鎳完全溶解，得到澄清溶 液；再依次向該澄清溶液中加入2. 16g無水乙酸鈉和0. 8g聚乙二醇400，在磁力攪拌作用 下，使其完全溶解得亮綠色澄清溶液；將該亮綠色澄清溶液密封放置于容積為40mL的聚 四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓釜中，并將高壓釜放入烘箱中，以3°C /min的加熱速率加熱至 120°C，并在該溫度下反應他；待反應結束后將得到的混合物進行離心分離，將得到的綠色 固體用30mL無水乙醇進行清洗，得到的產物在80°C的烘箱中進行烘干即可得產品。
3.根據權利要求1所述的不同形貌氫氧化鎳的制備方法，其特征在于在常 溫常壓下，按體積比1 :1配制乙醇和去離子水組成的混合溶劑30mL，再將4X10_3 mol NiS04-7H20加入該混合溶劑中，在磁力攪拌作用下，使七水合硫酸鎳完全溶解，得到澄清溶 液；再依次向該澄清溶液中加入2. 16g無水乙酸鈉和0. 8g聚乙二醇400，在磁力攪拌作用 下，使其完全溶解得亮綠色澄清溶液；將該亮綠色澄清溶液轉移至容積為50mL的圓底燒瓶 中，將圓底燒瓶放入油浴中，以3°C /min的加熱速率加熱至120°C，并在該溫度下回流反應 6h ；待反應結束后將得到的混合物進行離心分離，將得到的綠色固體用30mL無水乙醇進行 清洗，得到的產物在80°C的烘箱中進行烘干即可得產品。
全文摘要
本發明公開了一種制備不同形貌β-氫氧化鎳的方法。采用七水合硫酸鎳為鎳鹽前驅體，乙醇和水作為混合溶劑，無水乙酸鈉和聚乙二醇400作為添加劑，在常溫常壓下混合均勻后，在120℃下反應6h，再經過離心、洗滌、干燥處理后，即可得β-氫氧化鎳。通過常壓、和高壓反應找到了一種制備花狀和片狀β-氫氧化鎳的簡單方法。這種制備具有不同形貌β-氫氧化鎳的方法簡單、效率高，對于研究納米材料的電化學性能對形貌依賴性具有重要意義。
文檔編號C01G53/04GK102134106SQ20111005523
公開日2011年7月27日 申請日期2011年3月9日 優先權日2011年3月9日
發明者沈永淼, 王偉, 王林霞, 陶菲菲 申請人:紹興文理學院