生產介孔氧化鎳的方法技術

本發明專利技術涉及生產介孔氧化鎳的方法，屬于介孔材料技術領域。本發明專利技術所解決的技術問題是提供了一種生產成本較低的生產介孔氧化鎳的方法。本發明專利技術生產介孔氧化鎳的方法采用表面活性劑為模板劑，其中：所述的表面活性劑為陰離子表面活性劑、陽離子型表面活性劑中的一種與非離子型表面活性劑的混合物；其中，混合物中的陰離子表面活性劑與非離子型表面活性劑的摩爾比為30～50∶1，混合物中的陽離子型表面活性劑與非離子型表面活性劑的摩爾比為20～40∶1。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，屬于介孔材料

技術介紹
氧化鎳是一種不多見的P型半導體，具有穩定而較寬的帶，廣泛應用于光電轉化、電池電極、電化學電容器和高性能催化劑等領域。介孔材料具有密度低、孔隙率高、比表面積大、選擇性和表面性質好等優點，將氧化鎳介孔化能大大拓展它在各領域的應用。然而，由于鎳是二價金屬，它的氧化物很難像鈦、硅、鋯等四價金屬氧化物那樣自發形成網狀結構，因此生產介孔氧化鎳時大都需要加入模板來誘導前驅體成孔。表面活性劑是近年來生產具有介孔結構的過渡金屬氧化物的最常用的模板之一，國內外均報道了以此生產介孔氧化鎳的相關結果，如刑偉等.介孔氧化鎳的合成、表征和在電化學電容器中的應用.化學學報，2005年第63卷第19期；1775-1781公開了一種生產`介孔氧化鎳的方法，其采用NiCl2 MH2CKSDS'尿素為原料進行生產，所得到的介孔氧化鎳的比表面積較大，能夠達到477m2·g'其成孔的機理，根據第1778頁右欄倒數第3-4行的描述“我們認為其孔結構形成機理為準反膠束合成機理”。該機理的關鍵之處就在于預先形成膠束模板，其表面活性劑濃度遠遠大于臨界膠束濃度，形成“油包水”的結構。第1779頁左欄第2-4行也明確指出了形成反膠束的幾個因素“ (I)高的表面活性劑含量；(2)只有少量的剩余自由水”，因此，在對比文件中，模板劑與水的質量比為“SDS:蒸餾水=24:45”，即模板劑與蒸餾水的摩爾比為1:30。此外，它的鎳鹽與尿素的質量比為“NiCl2 · 6H20:尿素=10:76”，即二者的摩爾比為1:30。其存的主要缺點如下I、其使用的尿素(沉淀劑)和表面活性劑(模板劑)的用量較多，成本較高；2、其通過巨大的模板劑耗用量為代價來提升NiO比表面積，所生產NiO的比表面積在250°C煅燒后達到477m2 · g_\但當煅燒溫度升高到300°C和350°C時，比表面積迅速下降，分別為297m2 · g-1和217m2 · g_\文件中沒有更高煅燒溫度的數據，但可以預見，當煅燒溫度升高到400°C時比表面積不會超過200m2 · g_\即該方法生產的介孔氧化鎳的高溫穩定性較差。由于較低的煅燒溫度會使NiO的結晶度不好，進而影響NiO的電容性，提高煅燒溫度又會降低NiO比表面積，因此，采用該方法難以生產得到NiO的電容性、比表面積綜合性能均較好的介孔氧化鎳。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種生產成本較低的。本專利技術采用表面活性劑為模板劑，其中，所述的表面活性劑為陰離子表面活性劑、陽離子型表面活性劑中的一種與非離子型表面活性劑的混合物；其中，混合物中的陰離子表面活性劑與非離子型表面活性劑的摩爾比為30 50:1，混合物中的陽離子型表面活性劑與非離子型表面活性劑的摩爾比為20 40:1。本專利技術的其余步驟可以采用現有方法。其中，為了提高所生產的介孔氧化鎳的性能，上述，其混合物中的陰離子表面活性劑與非離子型表面活性劑的摩爾比優選為40:1，混合物中的陽離子型表面活性劑與非離子型表面活性劑的摩爾比優選為30: I。進一步的，為了提高所生產的介孔氧化鎳的性能，上述的表面活性劑優選為陰離子表面活性劑和非離子型表面活性劑的混合物。其中，常用的表面活性劑均適用與本專利技術，比如所述的陰離子表面活性劑可以為十二烷基硫酸鈉(SDS)等；所述的非離子型表面活性劑可以為聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物(P123)等；所述的陽離子型表面活性劑可以為十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)等。進一步的，為了提高所生產的介孔氧化鎳的性能，上述方法中的鎳與表面活性劑的總摩爾量的摩爾比優選為8 12:1。鎳與表面活性劑的總摩爾量的摩爾比更優選為10:1。 其中，上述的具體步驟如下a、取鎳鹽的水溶液(能溶于水的鎳鹽均適用于本專利技術)，加入尿素，攪拌至完全溶解；其中，鎳與尿素的摩爾比為1:1 4 ;鎳與尿素的摩爾比優選為1:3b、于a步驟的溶液中加入表面活性劑，攪拌至完全溶解；C、將b步驟所得溶液于80 100°C保溫，使沉淀析出；一般情況下。80 100°C保溫10 16小時左右即可使沉淀基本析出完全；優選于90°C保溫14小時；d、沉淀洗滌、干燥，然后于40(T450°C煅燒Γ3小時即得介孔氧化鎳。進一步的，鎳鹽水溶液的濃度過高會導致沉淀初期過飽和度偏高，這不利于形成尺寸均勻的沉淀，鎳鹽水溶液的濃度過低則有產量小的缺點，綜合考慮上述因素，上述方法的a步驟中所述的鎳鹽水溶液的濃度優選為O. 2 O. 5mol · L—1，鎳鹽水溶液的濃度最優選為 O. 25mol · L I。其中，上述方法的d步驟中，優選于400°C煅燒2小時得到介孔氧化鎳。其中，上述d步驟中，可以采用常規方法干燥，比如在80°C烘箱中干燥4小時即可。本專利技術的成孔機理為本專利技術是基于電荷密度匹配機理。電荷密度匹配機理強調的是無機粒子于表面活性劑在界面處的電荷匹配，能在表面活性劑濃度小于臨界膠束濃度時形成介孔結構，不需預先形成膠束。本專利技術的專利技術人通過大量實驗研究發現，相同用量的不同類型的單一表面活性劑對NiO比表面積的作用大小順序為陰離子型(SDS) >非離子型(P123) >陽離子型(CTAB)，這說明在本體系中模板劑的帶電情況有巨大影響，符合電荷匹配機理的特點。本專利技術中，相比現有技術(指本專利技術
技術介紹
中記載的方法)，其表面活性劑的含量明顯低很多，相差接近70倍。因此，現有技術是采用不同的成孔機理以巨大的模板劑耗用量為代價來提升NiO比表面積的，所制備的NiO的比表面積在250°C煅燒后達到477m2 · g_\但當煅燒溫度升高到300°C和350°C時，比表面積迅速下降，分別為297m2 · g-1和217m2 · g_S文件中沒有更高煅燒溫度的數據，但可以預見，當煅燒溫度升高到400°C時比表面積不會超過200m2/g。對比文件中，高的比表面積對應低的煅燒溫度，而較低的煅燒溫度會使NiO的結晶度不好，進而影響NiO的電容性，因此在對比文件1780頁左欄倒數第3-5行表明“523K下焙燒得到的NiO電容特性最差，隨著焙燒溫度的升高，NiO的電容特性逐漸改善，623K下焙燒得到的NiO電容特性最好”，且“523，573和623K下焙燒得到的NiO樣品的比電容分別為124，106和68F g—1”(見第1780頁右欄倒數第7-8行)。而本專利技術方法能在遠小于對比文件的模板劑用量下得到在400°C煅燒后比表面積仍大于200m2 · g—1的NiO，具有較好的熱穩定性，且測得NiO的比電容大于200F · g'本專利技術方法生產成本較低，所生產的介孔氧化鎳的熱穩定性較好，其比電容較高，本專利技術為介孔氧化鎳的生產提供了一種新的方法，具有廣闊的應用前景。具體實施例方式本專利技術采用表面活性劑為模板劑，其中，所述的表面活性劑為陰離子表面活性劑、陽離子型表面活性劑中的一種與非離子型表面活性劑的混合物；其中，混合物中的陰離子表面活性劑與非離子型表面活性劑的摩爾比為30 50:1，混合物中的陽離子型表面活性劑與非離子型表面活性劑的摩爾比為20 40: I。本專利技術生產介孔 氧化鎳的方法的其余步驟可以采用現有方法。其中，為了提高所生產的介孔氧化鎳的性能，上述，其混合物中的陰離子表本文檔來自技高網...

【技術保護點】
生產介孔氧化鎳的方法，其采用表面活性劑為模板劑，其特征在于：所述的表面活性劑為陰離子表面活性劑、陽離子型表面活性劑中的一種與非離子型表面活性劑的混合物；其中，混合物中的陰離子表面活性劑與非離子型表面活性劑的摩爾比為30～50∶1，混合物中的陽離子型表面活性劑與非離子型表面活性劑的摩爾比為20～40∶1。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉昉，袁偉，張昭，
申請(專利權)人：四川大學，
類型：發明
國別省市：