專利名稱：配位均勻沉淀法制備納米氫氧化鎳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米氫氧化鎳的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，納米材料技術(shù)發(fā)展迅速，納米氫氧化鎳是一種新型的電池材料，國內(nèi)外有許多研究機(jī)構(gòu)正在從事這方面的研究。由于納米氫氧化鎳的比表面大，因此其電池容量較普通氫氧化鎳要提高近20％，目前制備納米氫氧化鎳的方法主要是沉淀法，沉淀轉(zhuǎn)化法，微乳液法等。通過檢索查新，共查得相關(guān)文獻(xiàn)20篇，其中研究文章16篇，專利4項(xiàng)。在這些相關(guān)文獻(xiàn)中大都是采用機(jī)械法、直接沉淀法，微乳液法、固相法、沉淀轉(zhuǎn)化法等方法，只有周根陶、周雙生、劉雙懷等在《無機(jī)化學(xué)通報(bào)》(1996，12(1)96-98)刊登的“配位-沉淀法制備Ni(OH)2和NiO超微粉”與本發(fā)明相似，但配位沉淀法是用乙二胺為配位劑，要另外加入氫氧化物作為沉淀劑，而且也不是均勻沉淀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝路線短，生產(chǎn)成本低的配位均勻沉淀法制備納米氫氧化鎳的方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是以鎳鹽為原料，氨水NH3·H2O為配位劑，先合成水溶性的六氨合鎳(II)配合物溶液，然后通過加水稀釋該配合物溶液或加熱分解配合物溶液釋放出氨，在有表面活性劑存在下使金屬鎳離子均勻地析出，與溶液中的氫氧根OH-反應(yīng)生成氫氧化鎳均勻地沉淀下來，將該沉淀物先后用稀氨水NH3·H2O和80％以上的乙醇或甲醇或丙酮分別進(jìn)行洗滌、過濾后，烘干即制得納米氫氧化鎳。
鎳鹽和氨水NH3·H2O摩爾配比為鎳鹽∶氨水NH3·H2O＝1∶(3～8)所述鎳鹽包括硫酸鎳、氯化鎳、或硝酸鎳、或其任意組合，鎳鹽為固體或配制成的溶液。
氨水NH3·H2O濃度為1～60％。
所述表面活性劑包括OP-10、吐溫80、或乙二醇-甲醚、或其任意組合，所述表面活性劑的加入量為反應(yīng)物總重量的0.3～8％。
實(shí)施方式一，在室溫下，按摩爾比將固體鎳鹽1摩爾與4～5摩爾濃度為1～60％的氨水NH3·H2O混合反應(yīng)至鎳鹽全部溶解，然后加入反應(yīng)物總重量的0.3-8％的表而性劑，在攪拌的同時(shí)緩慢加入蒸餾水至剛剛出現(xiàn)渾濁時(shí)為止，在不停攪拌下讓其沉淀1～24小時(shí)，將沉淀物過濾，先后用稀氨水NH3·H2O和80％以上的乙醇或甲醇或丙酮分別進(jìn)行洗滌、過濾后，將沉淀物在40～80℃下干燥，即得到納米氫氧化鎳。
實(shí)施方式二，在室溫下，按摩爾比將固體鎳鹽1摩爾與4～5摩爾濃度為1～60％的氨水NH3·H2O混合反應(yīng)至鎳鹽全部溶解，然后加入反應(yīng)物總重量0.3-8％的表面活性劑，將該溶液置于40-100℃的水浴中，在攪拌下放置4-24小時(shí)后，過濾得到氫氧化鎳沉淀，用1％的稀氨水NH3·H2O洗滌，再用80％以上的乙醇或甲醇或丙酮進(jìn)行洗滌、過濾后，將沉淀物在40-80℃下烘干，即制得納米氫氧化鎳。
綜上所述，本發(fā)明的配位均勻沉淀法是利用將鎳鹽與氨水NH3·H2O反應(yīng)，生成可溶性鎳氨配合物溶液，然后改變體系的條件，使氨的濃度減少，配合物溶液中的鎳離子緩慢而均勻地釋放出來，與均勻分布于溶液體系中的沉氫氧根離子生成氫氧化鎳沉淀在溶液中均勻地析出，因而其粒徑可以得到控制，將該沉淀物先后用稀氨水NH3·H2O和80％以上的乙醇或甲醇或丙酮分別進(jìn)行洗滌、過濾后，烘干即得到粒徑10～100nm的球形或針狀納米氫氧化鎳顆粒，且粒度分布均勻。本發(fā)明在工藝生產(chǎn)過程中不需要再另外加沉淀劑，配位劑本身又是沉淀劑，而且是均勻沉淀。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1，本發(fā)明以包括硫酸鎳、氯化鎳、或硝酸鎳等鎳鹽為原料，以氨水NH3·H2O為配位劑同時(shí)兼為沉淀劑，不加入任何其他沉淀劑，制備鎳氨配合物(n＝4-6)將鎳氨配合物溶液用蒸餾水稀釋或加熱，釋放出氨，鎳離子便在整個(gè)溶液體系中均勻地析出，并進(jìn)行水解，生成超細(xì)微的氫氧化鎳顆粒
當(dāng)n＝6時(shí)
過濾分離沉淀并洗滌，烘干便得到納米氫氧化鎳產(chǎn)品。
本發(fā)明的制備過程及控制條件先以包括硫酸鎳、氯化鎳、或硝酸鎳、或其任意組合而成的鎳鹽與氨水NH3·H2O反應(yīng)，生成水溶性的六氨合鎳(II)配合物溶液。
其物料摩爾配比為鎳鹽∶氨水NH3·H2O＝1∶(3～8)其中，鎳鹽可以是固體，也可以配制成溶液，氨水NH3·H2O濃度為1～60％。
然后通過加水稀釋配合物溶液或加熱分解配合物溶液釋放出氨，同時(shí)加入表面活性劑來阻止沉淀出來的氫氧化鎳產(chǎn)生團(tuán)聚，使氫氧化鎳在溶液中能夠均勻地沉淀下來。
采用加水稀釋配合物溶液法沉淀氫氧化鎳的水量以剛剛出現(xiàn)渾濁時(shí)為度，讓其沉淀的時(shí)間為1～24小時(shí)；采用加熱分解配合物溶液沉淀氫氧化鎳的溫度為40～100℃；讓其均勻沉淀的時(shí)間為1～24小時(shí)；所述表面活性劑包括OP-10、吐溫80、或乙二醇-甲醚、或其任意組合，所述表面活性劑的加入量為反應(yīng)物總重量的0.3～8％。
所述表面活性劑的優(yōu)選加入量為OP-10為1～4％、或吐溫80為1～4％、或乙二醇-甲醚為1～4％、或其任意組合的總加入量為1～4％。
很顯然，所述表面活性劑還可采用常用的醇醚、酚醚、胺醚(脂肪胺聚氧乙烯醚)、酸酯(脂肪酸聚氧乙烯酯)、酸醇酯及其聚氧乙烯醚、脂肪酰胺及其聚氧乙烯醚、烷醇酰胺及其聚氧乙烯醚、油醚類(動(dòng)植物油聚氧乙烯醚類)、APG(烷基葡萄糖苷)及淀粉衍生物、纖維素醚類、特種表面活性劑類、EO/PO聚醚等。
再將過濾得到的氫氧化鎳沉淀用稀氨水NH3·H2O或蒸餾水洗滌至過濾液中不含鎳鹽陰離子后，再用80％以上的乙醇或甲醇或丙酮進(jìn)行洗滌、過濾后，將沉淀烘干，得到納米氫氧化鎳，所述稀氨水NH3·H2O的濃度在5％以下。
實(shí)施例2，在室溫下，按摩爾比將固體鎳鹽1摩爾與4～5摩爾濃度為1～50％的氨水NH3·H2O混合反應(yīng)至鎳鹽全部溶解，然后加入0.3％的OP-10、0.3％吐溫80及1％左右的乙二醇-甲醚，在攪拌的同時(shí)緩慢加入蒸餾水至剛剛出現(xiàn)渾濁時(shí)為止，在不停攪拌下讓其沉淀1～16小時(shí)，將沉淀物過濾，先后用稀氨水NH3·H2O和80％以上的乙醇或甲醇或丙酮分別進(jìn)行洗滌、過濾后，將沉淀物在60～80℃下干燥，即得到納米氫氧化鎳。
實(shí)施例3，在室溫下，按摩爾比將固體鎳鹽1摩爾與4～5摩爾濃度為1～50％的氨水NH3·H2O混合反應(yīng)至鎳鹽全部溶解，然后加入0.3％的OP-10、0.3％吐溫80及1％左右的乙二醇-甲醚，將該溶液置于50℃的水浴中，在攪拌下放置12小時(shí)后，過濾得到氫氧化鎳沉淀，用1％的稀氨水NH3·H2O洗滌，再用80％以上的乙醇或甲醇或丙酮進(jìn)行洗滌、過濾后，將沉淀物在60℃下烘干，即制得納米氫氧化鎳。
實(shí)施例，4，稱取分析純七水硫酸鎳281克于2000毫升燒杯中，加蒸餾水使其恰好溶解，再加入濃度20％的氨水NH3·H2O 800毫升，2毫升吐溫80和1∶1的乙二醇-甲醚3毫升，常溫下攪拌反應(yīng)至溶液清亮；在攪拌下緩慢加入蒸餾水至溶液開始變得渾濁時(shí)，停止加蒸餾水，繼續(xù)攪拌沉淀3小時(shí)后，過濾沉淀，用1％的稀氨水NH3·H2O洗滌沉淀至過濾液中加入氯化鋇溶液不再產(chǎn)生白色沉淀時(shí)為止，此時(shí)表示硫酸根離子已經(jīng)洗滌干凈。然后再用濃度80％以上的乙醇或甲醇或丙酮進(jìn)行洗滌、過濾后，將沉淀在60℃下烘干，得到平均粒徑30nm的氫氧化鎳產(chǎn)品。
實(shí)施例5，稱取分析純六水氯化鎳固體238克于2000毫升燒杯中，加濃度15％的氨水NH3·H2O 1200毫升，常溫下攪拌反應(yīng)至氯化鎳全部溶解，加入3毫升吐溫80和2毫升OP-10；將該溶液置于60℃的恒溫水浴中，在攪拌下放置24小時(shí)后，過濾得到氫氧化鎳沉淀，用1％的稀氨水NH3·H2O洗滌沉淀至過濾液中加入硝酸銀溶液不再產(chǎn)生白色沉淀時(shí)為止，此時(shí)表示氯離子已經(jīng)洗滌干凈。然后再用濃度80％以上的乙醇或甲醇或丙酮進(jìn)行洗滌、過濾后，將沉淀在60℃下烘干，得到平均粒徑60nm的氫氧化鎳產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種配位均勻沉淀法制備納米氫氧化鎳的方法，其特征是以鎳鹽為原料，氨水NH3.H2O為配位劑，先合成水溶性的六氨合鎳(II)配合物溶液，然后通過加水稀釋該配合物溶液或加熱分解配合物溶液釋放出氨，在有表面活性劑存在下使金屬鎳離子均勻地析出，與溶液中的氫氧根OH-反應(yīng)生成氫氧化鎳均勻地沉淀下來，將該沉淀物先后用稀氨水NH3.H2O和80％以上的乙醇或甲醇或丙酮分別進(jìn)行洗滌、過濾后，烘干即制得納米氫氧化鎳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配位均勻沉淀法制備納米氫氧化鎳的方法，其特征是鎳鹽和氨水NH3.H2O摩爾配比為鎳鹽∶氨水NH3.H2O＝1∶(3～8)
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配位均勻沉淀法制備納米氫氧化鎳的方法，其特征是所述鎳鹽包括硫酸鎳、氯化鎳、或硝酸鎳、或其任意組合，鎳鹽為固體或配制成的溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配位均勻沉淀法制備納米氫氧化鎳的方法，其特征是氨水NH3.H2O濃度為1～60％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配位均勻沉淀法制備納米氫氧化鎳的方法，其特征是所述表面活性劑包括OP-10、吐溫80、或乙二醇-甲醚、或其任意組合，所述表面活性劑的加入量為反應(yīng)物總重量的0.3～8％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配位均勻沉淀法制備納米氫氧化鎳的方法，其特征是在室溫下，按摩爾比將固體鎳鹽1摩爾與4～5摩爾濃度為1～60％的氨水NH3.H2O混合反應(yīng)至鎳鹽全部溶解，然后加入反應(yīng)物總重量的0.3-8％的表面性劑，在攪拌的同時(shí)緩慢加入蒸餾水至剛剛出現(xiàn)渾濁時(shí)為止，在不停攪拌下讓其沉淀1～24小時(shí)，將沉淀物過濾，先后用稀氨水NH3.H2O和80％以上的乙醇或甲醇或丙酮分別進(jìn)行洗滌、過濾后，將沉淀物在40～80℃下干燥，即得到納米氫氧化鎳。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配位均勻沉淀法制備納米氫氧化鎳的方法，其特征是在室溫下，按摩爾比將固體鎳鹽1摩爾與4～5摩爾濃度為1～60％的氨水NH3.H2O混合反應(yīng)至鎳鹽全部溶解，然后加入反應(yīng)物總重量0.3-8％的表面活性劑，將該溶液置于40-100℃的水浴中，在攪拌下放置4-24小時(shí)后，過濾得到氫氧化鎳沉淀，用稀氨水NH3.H2O洗滌，再用80％以上的乙醇或甲醇或丙酮進(jìn)行洗滌、過濾后，將沉淀物在40-80℃下烘干，即制得納米氫氧化鎳。
全文摘要
一種配位均勻沉淀法制備納米氫氧化鎳的方法，它屬于涉及一種納米氫氧化鎳的制備方法。它主要是解決現(xiàn)有制備納米氫氧化鎳的成本過高等技術(shù)問題。其技術(shù)方案要點(diǎn)是以鎳鹽為原料，氨水NH
文檔編號C01G53/04GK1616355SQ200310110529
公開日2005年5月18日 申請日期2003年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月14日
發(fā)明者鄧建成 申請人:湘潭大學(xué)