一种制备双六边形氢氧化镍/氢氧化钴纳米螺母的可控合成方法

摘要

本发明涉及一种制备双六边形氢氧化镍/氢氧化钴纳米螺母的可控合成方法，它有七大步骤；其特征为以六水合氯化镍、六水合氯化钴、氢氧化钠、水和水合肼为原料，在反应釜条件下加热，反应6小时即可得到稳定的产物。把黑色产物取出，用酒精清洗，离心分离，即可得到双六边形氢氧化镍/氢氧化钴纳米螺母。本方法所用配料成本低，环境友好，且反应在反应釜高温高压条件进行，安全性高，所双六边形纳米螺母的均匀性好，纯度高，形貌均一且具有较好的稳定性；填补了制备双六边形纳米螺母的空白。

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备双六边形氢氧化镍/氢氧化钴纳米螺母的可控合成方法，它是利用 水为溶剂在高温高压条件下生长形貌规则、均匀的双六边形氢氧化镍/氢氧化钴纳米螺母的 一种湿化学合成方法。属于金属化合物纳米材料技术领域。

背景技术

纳米科技是当今国际上的一个研究热点。磁性金属化合物纳米材料具有丰富的物理化学 性质，其在纳米光学，催化作用，热动力学和磁记录材料、传感器以及医学诊断等研究领域 都有着十分重要的应用前景，并基本覆盖了纳米材料已探知的应用领域。但是，磁性金属化 合物单质纳米粒子在形貌上往往难以形成所需的纳米结构单元，为此，在如何形成具有特定 形貌的纳米结构单元是该领域的重要方向，也是纳米科技中最为活跃的重要组成部分。

双元金属化合物纳米材料不仅可以拥有两种单金属化合物纳米粒子在磁学、催化等方面 的优异物理化学性能，而且组分之间的协同作用，可以实现对某一特定性能的优化，拓展相 应的应用领域，降低对工作条件的苛刻要求等，最终实现交叉领域性能优化以及功能集成化。 正因为如此，可控制备特殊结构的磁性金属化合物纳米材料所形成的纳米结构单元是当今物 理学、光电子学、材料学、化学、纳米技术等领域共同关注的研究热点。Ni(OH)2@Co(OH)2 双六边形纳米螺母作为纳米结构单元中，在纳米器件组装的应用中具有客观的潜在价值。

氢氧化镍/氢氧化钴双六边形纳米螺母的合成难点在于合成材料的选择以及反应条件的 控制。本发明采用氯化镍/氯化钴混合溶液、氢氧化钠溶液和水合肼作为原材料，在一定的 温度和压强中进行反应，成本较低，反应条件温和，可以节省能源。本发明具有工艺简单、 成本低廉、环境友好的特性。通过控制水合肼的用量、反应温度等，可以获得具有面选择生 长特性的不同形貌的纳米螺母。

发明内容

1、目的：本发明的目的是提供一种制备双六边形氢氧化镍/氢氧化钴纳米螺母的可控 合成方法，本方法所用配料成本低，环境友好，且反应在反应釜高温高压条件进行，安全性 高，所双六边形纳米螺母的均匀性好，纯度高，形貌均一且具有较好的稳定性；填补了双六 边形纳米螺母的空白。

2、技术方案：本发明一种制备双六边形氢氧化镍/氢氧化钴纳米螺母的可控合成方法， 其特征为以六水合氯化镍、六水合氯化钴、氢氧化钠、水和水合肼为原料，在反应釜条件下 加热，反应6小时即可得到稳定的产物。把黑色产物取出，用酒精清洗，离心分离，即可得 到双六边形氢氧化镍/氢氧化钴纳米螺母。

本发明一种制备双六边形氢氧化镍/氢氧化钴纳米螺母的可控合成方法，该方法具体步 骤如下：

步骤一：在容器中，将六水合氯化镍和六水合氯化钴以9：1的比例配好，在水中混合 搅拌至溶解；

步骤二：在上述溶液中，逐滴加入水合肼（80wt.%），搅拌均匀后制得第一反应液；

步骤三：在第一反应液中，加入2mol/L氢氧化钠水溶液，搅拌均匀后制得第二反应 液；

步骤四：将第二反应液装入100ml反应釜中，加热反应6h；

步骤五：将步骤四制得的第二反应液在离心转速为4000rpm～15000rpm条件下， 离心分离10min后得到第一产物；

步骤六：将步骤五中制得的第一产物利用分析纯酒精清洗后在离心转速为4000rpm～ 15000rpm条件下，离心分离10min后得到第二产物；

步骤七：将步骤六中制得的第二产物利用去离子水清洗后在离心转速为4000rpm～ 15000rpm条件下，离心分离10min后得到双六边形氢氧化镍/氢氧化钴纳米螺母。

3、优点及功效：本发明采用环境友好且简单易行的湿化学方法制备具有特殊形貌的双 六边形氢氧化镍/氢氧化钴纳米螺母结构，其优点在于：

采用环境友好的化学试剂，成本低；在水体系下进行反应，绿色环保；操作简单易行， 产物的稳定性较好。本发明所得到的双六边形氢氧化镍/氢氧化钴纳米螺母将来可以广泛用 于纳米器可控组装等领域。

附图说明

图1双六边形氢氧化镍/氢氧化钴纳米螺母的XRD图谱；

图2（a）内外边平行的双六边形纳米螺母的透射电子显微镜图像（标尺为100nm）；

图2（b）内外边不平行的双六边形纳米螺母的透射电子显微镜图像（标尺为100nm）；

图3（a）不同扫描速率下双六边形纳米螺母的循环伏安示意图；

图3（b）不同电流密度下双六边形纳米螺母的恒流放电示意图；

图4为本发明流程框图。

图中符号说明如下：

图1中2-θ代表布拉格衍射角度，（001）（100）（011）等分别标注对应的晶面的衍 射峰位置；

图3(a)中黑线代表扫描速率为5mV/s,红线代表扫描密度为10mV/s;

图3(b)中黑线代表电流密度为0.3A/g,红线代表电流密度为0.5A/g,蓝线代表电流密 度为1A/g;

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

见图4所示，本发明一种制备双六边形氢氧化镍/氢氧化钴纳米螺母的可控合成方法， 该方法包括下列步骤：

步骤一：在容器中，将六水合氯化镍和六水合氯化钴以9：1的比例配好，在水中混合 搅拌至溶解，得到混合溶液40mL；

步骤二：在上述溶液中，逐滴加入水合肼（80wt.%），内外平行的纳米螺母用量为 0.5mL，内外非平行的纳米螺母用量为0.1mL,搅拌均匀后制得第一反应液；

步骤三：在第一反应液中，加入2mol/L氢氧化钠水溶液40mL，搅拌均匀后制得第

二反应液；

步骤四：将第二反应液装入100ml反应釜中，内外平行的纳米螺母反应温度为120℃，

内外非平行的纳米螺母反应温度为180℃，加热反应6h；

步骤五：将步骤四制得的第二反应液在离心转速为4000rpm～15000rpm条件下， 离心分离10min后得到第一产物；

步骤六：将步骤五中制得的第一产物利用分析纯酒精清洗后在离心转速为4000rpm～ 15000rpm条件下，离心分离10min后得到第二产物；

步骤七：将步骤六中制得的第二产物利用去离子水清洗后在离心转速为4000rpm～ 15000rpm条件下，离心分离10min后得到双六边形氢氧化镍/氢氧化钴纳米螺母。

见图1所示为产物的X射线衍射图谱，确定其成分和结构为六方晶系，氢氧化钴与氢 氧化镍比例为1:5。

见图2（a）和图2（b）为形貌纳米螺母的透射电子显微镜图象，显示经本发明的制备 方法得到的氢氧化镍/氢氧化钴纳米螺母直径在150nm～200nm，壁厚约为30nm。

见图3（a）双六边形纳米螺母的循环伏安曲线具有两对氧化还原峰，其电容大小约为 300F/m²；图3（b）为不同电流密度下双六边形纳米螺母的恒流充放电曲线。