一種三維超結(jié)構(gòu)的鎳酸鎂納米片的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無機(jī)材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及納米片三維超結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法。 技術(shù)背景
[0002] 由納米片構(gòu)建的三維超結(jié)構(gòu)具有很高的比表面積，具有規(guī)整穩(wěn)定的表面結(jié)構(gòu)，既 可以作為一個(gè)理想的催化劑結(jié)構(gòu)也可以作為一個(gè)理想的催化劑載體。鎳基復(fù)氧化物在甲烷 部分氧化、甲烷和二氧化碳重整和裂解制碳納米管方面表現(xiàn)出良好催化性能。堿土鎳基復(fù) 氧化物的代表鎳酸鎂在甲烷部分氧化制合成氣方面不僅可以大大提高反應(yīng)的活性、選擇性 和收率，而且具有較好的活性和抗積碳能力。但是，鎳酸鎂依然存在諸多缺點(diǎn)，例如比表面 積低、孔隙含量少和微觀顆粒不均勻等，這些缺點(diǎn)限制了它們的進(jìn)一步應(yīng)用。鎳酸鎂具備了 由納米片構(gòu)建的三維超結(jié)構(gòu)后，上述限制鎳酸鎂進(jìn)一步應(yīng)用的困難便可迎刃而解。因此，關(guān) 于高比表面積鎳酸鎂的制備方法具重要的意義，特別是具有三維超結(jié)構(gòu)的鎳酸鎂納米片的 制備方法，但是迄今為止，這種方法尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種三維超結(jié)構(gòu)的鎳酸鎂納米片的 制備方法，以解決鎳酸鎂復(fù)合氧化物比表面積低、孔隙含量少和微觀顆粒不均勻的問題?？?提供一種構(gòu)建單一相物，大比表面積、高孔隙度、高穩(wěn)定性的鎳酸鎂納米片三維超結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn) 單、快捷的方法。
[0004] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0005] 本發(fā)明所述的一種三維超結(jié)構(gòu)鎳酸鎂納米片的制備方法，包括以下步驟。
[0006] (1)根據(jù)所需制備鎳酸鎂（MgNiO2)的摩爾數(shù)，取相應(yīng)質(zhì)量的鎂鹽溶解配制成2 mol/L的溶液，在20~60°C條件下，一邊攪拌，一邊往鎂鹽溶液里滴加質(zhì)量濃度為30%的氨 水，當(dāng)溶液pH值為10. 5時(shí)，即停止滴加氨水和攪拌，得到的懸濁液在室溫下陳化30~120分 鐘后得到白色沉淀，過濾、洗滌，即得到白色氫氧化鎂粉體。
[0007] (2)根據(jù)所需制備鎳酸鎂（MgNiO2)的摩爾數(shù)，稱取相應(yīng)質(zhì)量的鎳鹽，配制成0· 01~ 0. 2 mol/L且pH值為6~7的鎳鹽溶液。
[0008] (3)將步驟（1)制得的白色氫氧化鎂粉體加入步驟（2)配制的鎳鹽溶液中，在 10~90°C條件下攪拌20~120分鐘后，過濾、洗滌，在60~100°C下干燥120~240分鐘。
[0009] (4)步驟（3)得到的產(chǎn)物在450~850°C溫度下，保溫30~180分鐘，即得具有三維超 結(jié)構(gòu)的鎳酸鎂納米片。
[0010] 本發(fā)明步驟（1)中所述的鎂鹽為硫酸鎂、硝酸鎂或氯化鎂中的一種或多種。
[0011] 本發(fā)明步驟（2)中所述的鎳鹽為硝酸鎳、氯化鎳、硫酸鎳中的中的一種或多種。
[0012] 本發(fā)明基于氫氧化鎂很容易形成片狀結(jié)構(gòu)及其的溶度積（Ksp)遠(yuǎn)比氫氧化鎳的大 的特點(diǎn)。一方面由于二者溶度積的巨大差異使得在水溶液中氫氧化鎂很容易轉(zhuǎn)化成氫氧化 鎳，并且通過控制沉淀轉(zhuǎn)化時(shí)的溶液的溫度和pH以及煅燒溫度和時(shí)間，可以調(diào)控產(chǎn)物的比 表面積和顆粒度以及孔隙率。另一方面氫氧化鎂很容易形成片狀結(jié)構(gòu)，氫氧化鎂轉(zhuǎn)化成氫 氧化鎳的過程是一個(gè)溫和的循序漸進(jìn)的過程，鎳離子從里到外逐步取代了氫氧化鎂中鎂離 子的位置，使得得轉(zhuǎn)化產(chǎn)物較好保持了氫氧化鎂納米片狀結(jié)構(gòu)，合適的熱處理不會(huì)產(chǎn)生破 壞納米片結(jié)構(gòu)，還能得到了納米片構(gòu)成三維超結(jié)構(gòu)的純物相的鎳酸鎂。
[0013] 本發(fā)明整個(gè)制備流程無需添加任何分散劑，條件溫和可控，易于大規(guī)模生產(chǎn)，副產(chǎn) 物只有含鎂離子的水溶液，該副產(chǎn)物無毒無害、可循環(huán)回收?？傊摲椒ê铣蓽囟鹊?、時(shí)間 短，實(shí)施簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高且成本低廉，是一種高效、快捷、簡(jiǎn)便、綠色環(huán)保合成納米片構(gòu)成三維 超結(jié)構(gòu)鎳酸鎂的新方法。本發(fā)明基于以上兩方面，解決了傳統(tǒng)制備方法中鎳酸鎂微顆粒尺 寸不均一、比表面積和孔隙率低以及制備工藝復(fù)雜等難題，獲得了高比表面積，高孔隙度和 高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的具有納米片三維超結(jié)構(gòu)的鎳酸鎂，取得了非常好的技術(shù)效果。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明所制備的由納米片組成的三維超結(jié)構(gòu)鎳酸鎂的XRD圖譜，如圖1所 示，產(chǎn)物為MgNiO2, JCPDF卡片號(hào)為24-0712。
[0015] 圖2為實(shí)施例1鎳酸鎂的掃描電鏡圖，如圖所示，鎳酸鎂納米片構(gòu)成了一體化的三 維超結(jié)構(gòu)。
[0016] 圖3為實(shí)施例2鎳酸鎂的掃描電鏡圖，如圖所示，鎳酸鎂納米片構(gòu)成了一體化的三 維超結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 本發(fā)明將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
[0018] 實(shí)施例1。
[0019] 準(zhǔn)確稱取6. 018g無水硫酸鎂，配制成25ml的2mol/L硫酸鎂溶液，然后在60°C水 浴條件下，一邊攪拌，一邊往硫酸鎂溶液里滴加質(zhì)量濃度為30%的氨水，當(dāng)溶液pH值為10. 5 時(shí)，即停止滴加氨水和攪拌，得到的懸濁液在室溫下陳化120分鐘后得到白色沉淀，過濾、 洗滌即得到白色氫氧化鎂粉體；準(zhǔn)確稱取6. 5712g六水合硫酸鎳，溶于500ml去離子水中， 調(diào)控溶液pH值至6. 5,將上一步得到的白色粉體加入硫酸鎳溶液中，室溫下攪拌60min，過 濾、洗滌，在75°C下干燥150分鐘，最后將干燥后的樣品在850°C保溫120分鐘，得到三維超 結(jié)構(gòu)的鎳酸鎂納米片。
[0020] 實(shí)施例2。
[0021] 準(zhǔn)確稱取6. 018g無水硫酸鎂，配制成25ml的2mol/L硫酸鎂溶液，然后在60°C水 浴條件下，一邊攪拌，一邊往硫酸鎂溶液里滴加質(zhì)量濃度為30%的氨水，當(dāng)溶液pH值為10. 5 時(shí)，即停止滴加氨水和攪拌，得到的懸濁液在室溫下陳化120分鐘后得到白色沉淀，過濾、 洗滌即得到白色氫氧化鎂粉體；準(zhǔn)確稱取7. 2703g六水合硝酸鎳，溶于500ml去離子水中， 調(diào)控溶液pH值至6. 5,將上一步得到的白色粉體加入硫酸鎳溶液中，室溫下攪拌60min，過 濾、洗滌，在75°C下干燥150分鐘，最后將干燥后的樣品在850°C保溫120分鐘，得到三維超 結(jié)構(gòu)的鎳酸鎂納米片。
[0022] 表L實(shí)施例樣品的bh衷而和

【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三維超結(jié)構(gòu)的鎳酸鎂納米片的制備方法，其特征是包括以下步驟： (1) 根據(jù)所需制備鎳酸鎂的摩爾數(shù)，取相應(yīng)質(zhì)量的鎂鹽溶解配制成2mol/L的溶液，在 20~60°C條件下，一邊攪拌，一邊往鎂鹽溶液里滴加質(zhì)量濃度為30%的氨水，當(dāng)溶液pH值為 10. 5時(shí)，即停止滴加氨水和攪拌，得到的懸濁液在室溫下陳化30~120分鐘后得到白色沉 淀，過濾、洗滌，即得到白色氫氧化鎂粉體； (2) 根據(jù)所需制備鎳酸鎂的摩爾數(shù)，稱取相應(yīng)質(zhì)量的鎳鹽，配制成0.01~ 0.2mol/L且 pH值為6~7的鎳鹽溶液； (3) 將步驟（1)制得的白色氫氧化鎂粉體加入步驟（2)配制的鎳鹽溶液中，在10~90°C 條件下攪拌20~120分鐘后，過濾、洗滌，在60~100°C下干燥120~240分鐘； (4) 步驟（3)得到的產(chǎn)物在450~850°C溫度下，保溫30~180分鐘，即得具有三維超結(jié)構(gòu) 的鎳酸鎂納米片。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是步驟（1)中所述的鎂鹽為硫酸鎂、硝酸鎂 或氯化鎂中的一種或多種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是步驟（2)中所述的鎳鹽為硝酸鎳、氯化 鎳、硫酸鎳中的一種或多種。
【專利摘要】一種三維超結(jié)構(gòu)的鎳酸鎂納米片的制備方法，包括以下步驟：（1）根據(jù)所需制備鎳酸鎂的摩爾數(shù)，取鎂鹽配制成2mol/L的溶液，20~60℃條件下，邊攪拌，邊往鎂鹽溶液里滴加質(zhì)量濃度為30%的氨水，pH值為10.5時(shí)，停止滴加和攪拌，得到的懸濁液在室溫下陳化30~120分鐘后得到白色沉淀，過濾、洗滌，得白色氫氧化鎂粉體；（2）根據(jù)所需制備鎳酸鎂的摩爾數(shù)，稱取鎳鹽配制成0.01~？0.2mol/L且pH為6~7的鎳鹽溶液；（3）將步驟（1）的白色氫氧化鎂粉體加入步驟（2）的鎳鹽溶液中，10~90℃條件下攪拌20~120分鐘，過濾、洗滌，60~100℃下干燥120~240分鐘；（4）步驟（3）得到的產(chǎn)物450~850℃溫度下，保溫30~180分鐘。本發(fā)明合成時(shí)間短、實(shí)施簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高、成本低，易于工業(yè)化。
【IPC分類】B82Y30/00, C01G53/00, B82Y40/00
【公開號(hào)】CN105217696
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510592194
【發(fā)明人】陳偉凡, 卓明鵬, 萬清穎, 周文威, 許云鵬
【申請(qǐng)人】南昌大學(xué)
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年9月17日