本發(fā)明涉及一種β-氫氧化鎳納米片的制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，由于人們對納米材料的需求不斷提高，使納米材料的研發(fā)得到了快速的發(fā)展，并且廣泛的應(yīng)用在涂料、傳統(tǒng)材料、電子設(shè)備、醫(yī)療器材等領(lǐng)域。值得一提的是復(fù)合納米材料由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和尺寸，從而在電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和磁學(xué)性能方面表現(xiàn)出不同于一般宏觀材料,還可能具有原組分不具備的特殊性能和功能。

過渡金屬的氫氧化合物是一種重要的礦物材料，它有大量的應(yīng)用，特別是在催化、電催化反應(yīng)上。納米氫氧化鎳的粒徑小，比表面積大，能夠增加與電解質(zhì)溶液的接觸面，減小質(zhì)子在固相中的擴(kuò)散距離，可以明顯提高鎳系電極催化性能。因此，合成出高催化活性的納米Ni(OH)₂電極活性材料已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

水熱合成法是液相制備納米材料的方法之一，現(xiàn)有技術(shù)對水熱發(fā)合成氫氧化鎳納米有所報(bào)道，如公開號為CN103342396A的中國申請專利公開了一種微波液相合成類石墨烯超薄二維氫氧化鎳納米材料的方法，先將可溶性鎳鹽和堿試劑分別溶于親水性試劑中，待充分溶解后按照混合后溶液中一價(jià)鎳離子和氫氧根離子的摩爾比為1:(1～8)共同加入反應(yīng)容器中，攪拌，在微波激發(fā)加熱條件下冷凝回流，自然冷卻至室溫后離心分離。然后用去離子水和無水乙醇洗滌數(shù)次后放入真空干燥箱干燥后便得到二維氫氧化鎳納米材料。所述方法雖然具有合成溫度低、反應(yīng)時(shí)間段的優(yōu)點(diǎn)，但是該方法需要微波加熱和冷凝回流，合成設(shè)備較為復(fù)雜，而且采用微波加熱不均勻、容器容易爆裂，不適于工業(yè)化生產(chǎn)。因此，一種工藝簡單、條件溫和的制備氫氧化鎳納米的方法是研究的重點(diǎn)所在。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種β-氫氧化鎳納米片的制備方法，所述制備方法工藝簡單，易于控制，無需高溫?zé)Y(jié)，并且所得產(chǎn)物晶粒具有尺寸均勻、粒子純度高、分散性好、晶形好且可控制等特點(diǎn)。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明涉及一種β-氫氧化鎳納米片的制備方法，包括以下步驟：

(1)銅棒的清洗處理：將銅棒分別用丙酮、乙醇、2mol/L的稀鹽酸、蒸餾水于超聲波條件下清洗；

(2)β-氫氧化鎳納米片的制備：在室溫下，將二價(jià)鎳鹽溶解在蒸餾水中，攪拌使所述一價(jià)銀鹽充分溶解，備用；在室溫下，將堿溶解在蒸餾水中，攪拌使所述一價(jià)銀鹽充分溶解，備用；用量筒量取二價(jià)鎳鹽溶液倒入反應(yīng)釜中，再倒入等體積的制備好的堿溶液，攪拌使溶液均勻混合，將將清洗處理好的銅棒放入反應(yīng)釜，密閉反應(yīng)釜，在180℃下反應(yīng)8h～20h，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻，取出銅棒并用蒸餾水沖洗生長有藍(lán)綠色物質(zhì)的銅棒，自然晾干，即可。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中銅棒的尺寸為橫截面積3.5mm²,長度6cm。

優(yōu)選地，所述二價(jià)鎳鹽為NiCl₂·6H₂O，所述堿溶液為氫氧化鈉溶液。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中制備的NiCl₂溶液的濃度為0.001mol/L～0.2mol/L，所述氫氧化鈉溶液的濃度為0.2mol/L～1mol/L。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中制備的NiCl₂溶液的濃度為0.2mol/L，所述氫氧化鈉溶液的濃度為0.2mol/L。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中滴加的NiCl₂溶液與氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1:1～1:200。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中滴加的NiCl₂溶液與氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1:1～1:20。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中NiCl₂溶液、氫氧化鈉與銅棒的反應(yīng)時(shí)間為8h～12h。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中NiCl₂溶液、氫氧化鈉與銅棒的反應(yīng)時(shí)間為10h。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

(1)本發(fā)明所述制備方法在常溫下進(jìn)行，耗能低，對環(huán)境無污染，符合綠色化學(xué)的十二大原則。

(2)本發(fā)明中用到的銅棒，由于其良好的導(dǎo)電性，且成本低，適于工業(yè)化應(yīng)用。

(3)本發(fā)明所述的制備方法，重現(xiàn)性高，材料高檢測性能，操作簡便，耗能低，合成成本低，適合于工業(yè)上大規(guī)模制備；所制備出的氫氧化鎳納米片擁有較大的比表面積，作為傳感器材料可以與待測物充分接觸，使電化學(xué)傳感更加靈敏。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為實(shí)施例1制備的β-Ni(OH)₂的粉末X-射線衍射(XRD)圖；

圖2為實(shí)施例1制備的β-Ni(OH)₂的低放大倍率的掃描電子顯微鏡照片(SEM)；

圖3為實(shí)施例1制備的β-Ni(OH)₂的高放大倍率的掃描電子顯微鏡照片(SEM)；

圖4為實(shí)施例1制備的β-Ni(OH)₂對肼和雙氧水進(jìn)行電化學(xué)檢測的循環(huán)伏安圖(CV)；

圖5為實(shí)施例1制備的β-Ni(OH)₂對肼和雙氧水進(jìn)行電化學(xué)檢測的時(shí)間電流曲線(i-t)及其相應(yīng)地校準(zhǔn)曲線；

圖6為實(shí)施例1制備的β-Ni(OH)₂在0.5mM HZ的電解液里對Mg²⁺，Cl^–，K⁺，F(xiàn)e³⁺，Na⁺，NO₃^-，鄰苯二酚(PC)，3-羥基苯基(HX)，對苯二酚(HQ)，L-色氨酸(L-trp)，尿酸(UA),多巴胺(DA)的抗干擾圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件，例如Sambrook等分子克?。簩?shí)驗(yàn)室手冊(NewYork:Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989)中所述的條件，或按照制造廠商所建議的條件。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例涉及一種β-氫氧化鎳納米片的制備方法，包括以下步驟：

(1)銅棒的清洗處理:將銅棒分別用丙酮、乙醇、2mol/L的稀鹽酸、蒸餾水于超聲波條件下清洗；

(2)硫化亞銅納米玫瑰花的制備：在室溫下，將4.75g的NiCl₂·6H₂O溶解在100mL蒸餾水中，配置成0.2mol/L的NiCl₂溶液，備用；在室溫下，將0.8g氫氧化鈉溶解在100mL蒸餾水中，配置成0.2mol/L的氫氧化鈉溶液，備用；用量筒量取20mL 0.2mol/L的NiCl₂溶液倒入反應(yīng)釜中，再倒入20mL 0.2mol/L的氫氧化鈉溶液，攪拌使溶液均勻混合，將將清洗好的橫截面積為3.5mm²,長度為6cm的銅棒放入反應(yīng)釜，密閉反應(yīng)釜，在180℃下反應(yīng)10小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻，取出銅棒并用蒸餾水沖洗生長有藍(lán)綠色物質(zhì)的銅棒，自然晾干，即得目標(biāo)產(chǎn)物。

本實(shí)施例得到的目標(biāo)產(chǎn)物為氫氧化鎳納米，如圖1所示；且所得氫氧化鎳的形貌由納米片陣列均勻的生長在銅棒上，如圖2和圖3所示。并對本發(fā)明制備氫氧化鎳納米片進(jìn)行電化學(xué)傳感性質(zhì)的檢測，在pH＝13的氫氧化鈉溶液中檢測肼和雙氧水，如圖4和圖5所示，其結(jié)果表明該電極對肼和雙氧水確實(shí)有很好的電化學(xué)催化效果。此外，對制備的氫氧化鎳納米片在0.5mM HZ的電解液里對Mg²⁺,Cl^–,K⁺,Fe³⁺,Na⁺，NO₃^-，鄰苯二酚(PC)，3-羥基苯基(HX)，對苯二酚(HQ)，L-色氨酸(L-trp)，尿酸(UA)，多巴胺(DA)的抗干擾性能進(jìn)行了測試，如圖6所示。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例涉及一種β-氫氧化鎳納米片的制備方法，包括以下步驟：

(1)銅棒的清洗處理:將銅棒分別用丙酮、乙醇、2mol/L的稀鹽酸、蒸餾水于超聲波條件下清洗；

(2)硫化亞銅納米玫瑰花的制備：在室溫下，將4.75g的NiCl₂·6H₂O溶解在100mL蒸餾水中，配置成0.2mol/L的NiCl₂溶液，備用；在室溫下，將0.8g氫氧化鈉溶解在100mL蒸餾水中，配置成0.2mol/L的氫氧化鈉溶液，備用；用量筒量取20mL 0.2mol/L的NiCl₂溶液倒入反應(yīng)釜中，再倒入20mL 0.2mol/L的氫氧化鈉溶液，攪拌使溶液均勻混合，將將清洗好的橫截面積為3.5mm²,長度為6cm的銅棒放入反應(yīng)釜，密閉反應(yīng)釜，在180℃下反應(yīng)8小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻，取出銅棒并用蒸餾水沖洗生長有藍(lán)綠色物質(zhì)的銅棒，自然晾干，即得目標(biāo)產(chǎn)物。

本實(shí)施例所得氫氧化鎳的形貌類似于實(shí)例1。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例涉及一種β-氫氧化鎳納米片的制備方法，包括以下步驟：

(1)銅棒的清洗處理:將銅棒分別用丙酮、乙醇、2mol/L的稀鹽酸、蒸餾水于超聲波條件下清洗；

(2)硫化亞銅納米玫瑰花的制備：在室溫下，將4.75g的NiCl₂·6H₂O溶解在100mL蒸餾水中，配置成0.2mol/L的NiCl₂溶液，備用；在室溫下，將0.8g氫氧化鈉溶解在100mL蒸餾水中，配置成0.2mol/L的氫氧化鈉溶液，備用；用量筒量取20mL 0.2mol/L的NiCl₂溶液倒入反應(yīng)釜中，再倒入20mL 0.2mol/L的氫氧化鈉溶液，攪拌使溶液均勻混合，將將清洗好的橫截面積為3.5mm²,長度為6cm的銅棒放入反應(yīng)釜，密閉反應(yīng)釜，在180℃下反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻，取出銅棒并用蒸餾水沖洗生長有藍(lán)綠色物質(zhì)的銅棒，自然晾干，即得目標(biāo)產(chǎn)物。

本實(shí)施例所得氫氧化鎳的形貌類似于實(shí)例1。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例涉及一種β-氫氧化鎳納米片的制備方法，包括以下步驟：

(1)銅棒的清洗處理:將銅棒分別用丙酮、乙醇、2mol/L的稀鹽酸、蒸餾水于超聲波條件下清洗；

(2)硫化亞銅納米玫瑰花的制備：在室溫下，將0.24g的NiCl₂·6H₂O溶解在100mL蒸餾水中，配置成0.01mol/L的NiCl₂溶液，備用；在室溫下，將0.8g氫氧化鈉溶解在100mL蒸餾水中，配置成0.2mol/L的氫氧化鈉溶液，備用；用量筒量取20mL 0.01mol/L的NiCl₂溶液倒入反應(yīng)釜中，再倒入20mL 0.2mol/L的氫氧化鈉溶液，攪拌使溶液均勻混合，將將清洗好的橫截面積為3.5mm²,長度為6cm的銅棒放入反應(yīng)釜，密閉反應(yīng)釜，在180℃下反應(yīng)10小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻，取出銅棒并用蒸餾水沖洗生長有藍(lán)綠色物質(zhì)的銅棒，自然晾干，即得目標(biāo)產(chǎn)物。

本實(shí)施例所得氫氧化鎳的形貌類似于實(shí)例1。

實(shí)施例5：

本實(shí)施例涉及一種β-氫氧化鎳納米片的制備方法，包括以下步驟：

(1)銅棒的清洗處理:將銅棒分別用丙酮、乙醇、2mol/L的稀鹽酸、蒸餾水于超聲波條件下清洗；

(2)硫化亞銅納米玫瑰花的制備：在室溫下，將0.024g的NiCl₂·6H₂O溶解在100mL蒸餾水中，配置成0.001mol/L的NiCl₂溶液，備用；在室溫下，將0.8g氫氧化鈉溶解在100mL蒸餾水中，配置成0.2mol/L的氫氧化鈉溶液，備用；用量筒量取20mL 0.001mol/L的NiCl₂溶液倒入反應(yīng)釜中，再倒入20mL 0.2mol/L的氫氧化鈉溶液，攪拌使溶液均勻混合，將將清洗好的橫截面積為3.5mm²,長度為6cm的銅棒放入反應(yīng)釜，密閉反應(yīng)釜，在180℃下反應(yīng)10小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻，取出銅棒并用蒸餾水沖洗生長有藍(lán)綠色物質(zhì)的銅棒，自然晾干，即得目標(biāo)產(chǎn)物。

本實(shí)施例制得的目標(biāo)產(chǎn)物有顆粒和帶狀，且不均勻。

實(shí)施例6：

本實(shí)施例涉及一種β-氫氧化鎳納米片的制備方法，包括以下步驟：

(1)銅棒的清洗處理:將銅棒分別用丙酮、乙醇、2mol/L的稀鹽酸、蒸餾水于超聲波條件下清洗；

(2)硫化亞銅納米玫瑰花的制備：在室溫下，將4.75g的NiCl₂·6H₂O溶解在100mL蒸餾水中，配置成0.2mol/L的NiCl₂溶液，備用；在室溫下，將4g氫氧化鈉溶解在100mL蒸餾水中，配置成1mol/L的氫氧化鈉溶液，備用；用量筒量取20mL 0.2mol/L的NiCl₂溶液倒入60mL的反應(yīng)釜中，再倒入20mL 1mol/L的氫氧化鈉溶液，攪拌使溶液均勻混合，將將清洗好的橫截面積為3.5mm²,長度為6cm的銅棒放入反應(yīng)釜，密閉反應(yīng)釜，在180℃下反應(yīng)10小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻，取出銅棒并用蒸餾水沖洗生長有藍(lán)綠色物質(zhì)的銅棒，自然晾干，即得目標(biāo)產(chǎn)物。

本實(shí)施例由于堿的濃度變大，所得的納米片比實(shí)例1中所得的納米片厚。

實(shí)施例7：

本實(shí)施例涉及一種β-氫氧化鎳納米片的制備方法，包括以下步驟：

(1)銅棒的清洗處理:將銅棒分別用丙酮、乙醇、2mol/L的稀鹽酸、蒸餾水于超聲波條件下清洗；

(2)硫化亞銅納米玫瑰花的制備：在室溫下，將4.75g的NiCl₂·6H₂O溶解在100mL蒸餾水中，配置成0.2mol/L的NiCl₂溶液，備用；在室溫下，將4g氫氧化鈉溶解在100mL蒸餾水中，配置成1mol/L的氫氧化鈉溶液，備用；用量筒量取20mL 0.2mol/L的NiCl₂溶液倒入60mL的反應(yīng)釜中，再倒入20mL 1mol/L的氫氧化鈉溶液，攪拌使溶液均勻混合，將將清洗好的橫截面積為3.5mm²,長度為6cm的銅棒放入反應(yīng)釜，密閉反應(yīng)釜，在180℃下反應(yīng)20小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻，取出銅棒并用蒸餾水沖洗生長有藍(lán)綠色物質(zhì)的銅棒，自然晾干，即得目標(biāo)產(chǎn)物。

本實(shí)施例由于加熱的時(shí)間太長，所得的納米片比實(shí)例1中所得的納米片厚且呈大量堆積狀。

通過上述實(shí)施例可以看出，當(dāng)NiCl₂溶液的濃度過低時(shí)或者反應(yīng)時(shí)間過短時(shí)，所得的納米產(chǎn)物有顆粒和帶狀，且不均勻；隨著氫氧化鈉濃度的增加，所得納米片的厚度會(huì)增加，當(dāng)氫氧化鈉濃度過大或者反應(yīng)時(shí)間過長時(shí)，生成的納米片變厚，且堆積在一起。只有當(dāng)NiCl₂溶液與氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1:1～1:20，常溫反應(yīng)10h時(shí)，得到的納米晶片會(huì)均勻分散生長在銅棒上。采用本發(fā)明所述制備方法，工藝簡單，合成成本低，且反應(yīng)條件溫和，所得納米片比較均勻，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。