專利名稱：一種制備單晶空心NiO八面體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備單晶空心NiO八面體的方法。更詳細(xì)地說，此發(fā)明制備 出的單晶空心NiO八面體粒度均勻，內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，結(jié)晶好。
背景技術(shù)：
納米空心顆粒作為一種新的納米結(jié)構(gòu)，其最顯著的特征是它具有很大的內(nèi)部 空間及厚度在納米尺度范圍內(nèi)的殼層。這種特殊結(jié)構(gòu)使它可作為客體物質(zhì)的載 體，在醫(yī)學(xué)和制藥學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用范圍。此外，特殊的空心結(jié)構(gòu)還使得這 種材料與其塊體材料相比具有比表面積大、密度小等很多特性，因此納米空心結(jié) 構(gòu)材料的應(yīng)用范疇在不斷擴(kuò)大，己擴(kuò)展到材料科學(xué)、染料工業(yè)等眾多領(lǐng)域，可作 為輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料、隔熱、隔聲和電絕緣材料、顏料、催化劑載體等。
現(xiàn)已形成了制備納米空心材料的多種方法，如模板法、吸附技術(shù)、噴霧高溫 分解法、超聲化學(xué)法、水熱法等。用這些方法已成功制備出CdS、 Zr02、金屬 Ag、 Ti02、 Si02、 Sn02等多種無機(jī)空心納米材料，及聚合物納米空心球，如PSt、
聚甲基丙烯酸甲酯等。
其中模板法是應(yīng)用比較廣泛的一類空心納米材料制備的方法，傳統(tǒng)的制備空 心球的方法主要是利用各種可犧牲性模板，如聚苯乙烯球與二氧化硅粒子及它們 的晶體陣列、液滴、硅球、樹脂球、囊泡、微乳液滴等作為核來制備空心球。其 過程是首先通過物理或化學(xué)方法得到核一殼型復(fù)合粒子，然后通過加熱、煅燒或 溶劑溶解除去核，得到空心球。這些方法得到的空心結(jié)構(gòu)顆粒多數(shù)為球狀顆粒。
膠體碳顆粒是應(yīng)用比較廣泛的一類固體模板劑， 一般是通過葡萄糖脫水來獲 得，膠體碳顆粒表面帶有負(fù)電荷，因此，可以吸附陽(yáng)離子。利用這種膠體碳顆粒 可以制備空心的氧化物、氮化物和金屬等球形顆粒。如利用葡萄糖脫水獲得的膠 體碳顆粒，通過吸附鎵離子制備出了Ga203空心球，并進(jìn)一步在氨氣中氮化獲得
了GaN空心球[l]。利用膠體碳為模板，通過化學(xué)反應(yīng)在膠體碳表面吸附沉積Pt， 然后加熱使碳燃燒去除，獲得了Pt空心球[2]。在這些利用膠體碳顆粒為模板制備 空心球顆粒的過程中，膠體碳僅起模板的作用，所以得到的空心顆粒都是球形顆 粒。
本發(fā)明中我們采用膠體碳為模板，不僅利用膠體碳作為空心結(jié)構(gòu)的模板，而 且結(jié)合了碳熱反應(yīng)來控制MO的生長(zhǎng)過程，獲得了單晶空心NiO八面體。
參考文獻(xiàn) Sun X M， Li Y D. Ga2C)3 and GaN Semiconductor Hollow Spheres. Angew. Chem" Int. Ed., 2004,43:3827-3831 Yang R.Z, Li H.， Qiu X.P., Chen L.Q. A Spontaneous Combustion Reaction for Synthesizing Pt Hollow Capsules Using Colloidal Carbon Spheres as Templates Chemistry — A European Journal 2006, 12: 4083 - 40卯

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備單晶空心Ni0八面體的方法。該方法利用膠體 碳為模板，通過表面吸附金屬陽(yáng)離子化合物，并使吸附后的膠體碳在空氣中加熱 除去碳模板，得到均勻的單晶空心NiO八面體。Ni0八面體粒度均勻，內(nèi)部為空 心結(jié)構(gòu)，結(jié)晶好。
本發(fā)明制備單晶空心Ni0八面體包括以下幾個(gè)步驟
(1) 將葡萄糖脫水制備膠體碳顆粒，脫水過程中可以添加乙醇等醇類有機(jī) 溶劑來調(diào)節(jié)脫水得到的膠體碳顆粒大小和表面官能團(tuán)。
(2) 將上述得到的膠體碳顆粒分散在一定濃度的鎳鹽溶液中，通過陳化使 鎳離子充分吸附到膠體碳顆粒的表面。
(3) 將陳化好的溶液通過過濾或者蒸發(fā)得到表面吸附鎳離子膠體碳復(fù)合 顆粒。
(4) 將上述干燥后的吸附鎳離子的膠體碳復(fù)合顆粒于空氣中焙燒，使碳顆 粒通過空氣氧化去除，最后得到單晶空心NiO八面體。
步驟(1)中脫水溫度為160-180°C，乙醇等醇類有機(jī)溶劑與水的比例可以從
0-20調(diào)節(jié)。
步驟(2)中鎳鹽的濃度為0.01-0.8 M，此外還可以輔助超聲和攪拌等手段來
強(qiáng)化吸附和改善吸附的均勻。
步驟(3)中溶劑的蒸發(fā)溫度控制在105i:以下。
步驟(4)中焙燒溫度為400-500°C，焙燒時(shí)間為l-4h。


圖1為實(shí)施例1制備的單晶空心NiO八面體的XRD譜圖
圖2為實(shí)施例1制備的單晶空心NiO八面體的FESEM照片
圖3為實(shí)施例1制備的單晶空心NiO八面體的TEM照片
圖4為實(shí)施例1制備的單晶空心NiO八面體的HRTEM和SAED照片
圖5為實(shí)施例1中碳球的大小和形貌照片
圖6為實(shí)施例2中碳球的大小和形貌照片
圖7為實(shí)施例4中碳球的大小和形貌照片
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
將6克的無水葡萄糖和40ml去離子水及2ml無水乙醇加入到100 ml內(nèi)襯 聚四氟乙烯的水熱反應(yīng)釜中，旋緊密封好反應(yīng)釜后，放入電熱烘箱中，升溫至 16(TC，并保溫6小時(shí)。待反應(yīng)完畢后，將產(chǎn)物離心分離，并分別用去離子水和 無水乙醇洗滌5次。最后，將洗滌好的產(chǎn)物置于烘箱中80 。C下烘干，得到碳模 板樣品。
上面合成的碳模板顆粒0.2 g分散到0.05 M氯化鎳溶液中，經(jīng)過40分鐘超 聲后，上述懸濁液陳化24h,然后在60 'C烘干。最后，烘干后的粉體在460 °C 下煅燒2 h，得到大約為800rai的單晶空心NiO八面體。 實(shí)施例2
將實(shí)施例1中的乙醇增加到4ml，其它條件不變，得到的單晶空心NiO八面 體的顆粒大小為600nm左右。 實(shí)施例3
將實(shí)施例1中的乙醇換為丙三醇，其它條件不變，得到的單晶空心NiO八 面體的顆粒大小約為700nm左右。 實(shí)施例4
在實(shí)施例l中的，葡萄糖脫水時(shí)不加乙醇，其它條件不變，得到的單晶空心 NiO八面體的顆粒大小約為1000nm左右。 實(shí)施例5
將實(shí)施例1中的焙燒溫度降低為40(TC，其它條件不變,得到的單晶空心NiO 八面體的顆粒大小為900nm左右。
權(quán)利要求
1，一種制備單晶空心NiO八面體的方法，其特征在于該方法包括以下幾個(gè)步驟(1)葡萄糖脫水獲得膠體碳顆粒，該膠體碳顆粒用作空心結(jié)構(gòu)形成的模板劑；(2)將上述制備的膠體碳顆粒分散在含有鎳離子的鹽溶液中，靜置陳化數(shù)小時(shí)，然后過濾或蒸發(fā)上述溶液，獲得表面吸附鎳離子的膠體碳復(fù)合顆粒；(3)在一定溫度焙燒上述制備的膠體碳復(fù)合顆粒，獲得單晶空心NiO八面體。
2，根據(jù)權(quán)利要求l所述制備單晶空心NiO八面體的方法，其特征在于膠體碳顆粒的大小和表面官能團(tuán)可以通過脫水過程中添加醇溶液和溫度進(jìn)行調(diào)控，醇與水的比例在0-20范圍，溫度在160-180°C。
3，根據(jù)權(quán)利要求l所述制備單晶空心NiO八面體的方法，其特征在于鎳金屬 離子的鹽溶液可以是氯化鎳、醋酸鎳、硫酸鎳等可溶性鎳鹽，鎳鹽的濃度為 0. 01-0. 8M。
4，根據(jù)權(quán)利要求l所述制備單晶空心NiO八面體的方法，其特征在于靜置陳化時(shí)間為2-48小時(shí)，靜置陳化過程中可以輔助使用超聲、攪拌等手段來強(qiáng)化吸附和調(diào)節(jié)顆粒的分散性。
5，根據(jù)權(quán)利要求l所述制備單晶空心NiO八面體的方法，其特征在于吸附后的膠體碳顆粒與鹽溶液的分離可以采用過濾，也可以采用蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度控制在105'C以下。
6，根據(jù)權(quán)利要求l所述制備單晶空心NiO八面體的方法，其特征在于膠體碳 吸附的復(fù)合顆粒焙燒過程在空氣中進(jìn)行，焙燒溫度為400-500°C，焙燒時(shí)間 為1-4小時(shí)。
7，根據(jù)權(quán)利要求l， 6所述制備單晶空心NiO八面體的方法，其特征在于膠體 碳不僅用作空心結(jié)構(gòu)的模板，還通過碳熱反應(yīng)來調(diào)控單晶多面體結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制備空心單晶NiO八面體的方法。以膠體碳為模板，表面吸附金屬陽(yáng)離子化合物，吸附后的膠體碳干燥后，在空氣中加熱使碳模板除去，得到均勻的單晶空心NiO八面體。通過調(diào)節(jié)碳模板的顆粒大小和表面官能團(tuán)，可以調(diào)節(jié)獲得的單晶空心NiO八面體的顆粒大小。該方法還可用于制備其它氧化物空心多面體顆粒。
文檔編號(hào)C30B29/16GK101348942SQ20071011932
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者余凌杰, 李晉林, 熙 王, 鵬 胡, 范俊梅, 袁方利, 黃淑蘭 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所