配位均匀沉淀法制备纳米氢氧化镍的方法.pdf

一种配位均匀沉淀法制备纳米氢氧化镍的方法，它属于涉及一种纳米氢氧化镍的制备方法。它主要是解决现有制备纳米氢氧化镍的成本过高等技术问题。其技术方案要点是：以镍盐为原料，氨水NH3·H2O为配位剂，先合成水溶性的六氨合镍(II)配合物溶液，然后通过加水稀释该配合物溶液或加热分解配合物溶液释放出氨，在有表面活性剂存在下使金属镍离子均匀地析出，与溶液中的氢氧根OH－反应生成氢氧化镍均匀地沉淀下来，将该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别进行洗涤、过滤后，烘干即制得纳米氢氧化镍。本发明生产工艺简单，原料易得，生产成本低廉。

1、  一种配位均匀沉淀法制备纳米氢氧化镍的方法，其特征是：以镍盐为原料，氨水NH₃.H₂O为配位剂，先合成水溶性的六氨合镍(II)配合物溶液，然后通过加水稀释该配合物溶液或加热分解配合物溶液释放出氨，在有表面活性剂存在下使金属镍离子均匀地析出，与溶液中的氢氧根OH^-反应生成氢氧化镍均匀地沉淀下来，将该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别进行洗涤、过滤后，烘干即制得纳米氢氧化镍。

2、  根据权利要求1所述的配位均匀沉淀法制备纳米氢氧化镍的方法，其特征是：镍盐和氨水NH₃.H₂O摩尔配比为：镍盐∶氨水NH₃.H₂O＝1∶(3～8)

3、  根据权利要求1所述的配位均匀沉淀法制备纳米氢氧化镍的方法，其特征是：所述镍盐包括硫酸镍、氯化镍、或硝酸镍、或其任意组合，镍盐为固体或配制成的溶液。

4、  根据权利要求1所述的配位均匀沉淀法制备纳米氢氧化镍的方法，其特征是：氨水NH₃.H₂O浓度为1～60％。

5、  根据权利要求1所述的配位均匀沉淀法制备纳米氢氧化镍的方法，其特征是：所述表面活性剂包括OP-10、吐温80、或乙二醇-甲醚、或其任意组合，所述表面活性剂的加入量为反应物总重量的0.3～8％。

6、  根据权利要求1所述的配位均匀沉淀法制备纳米氢氧化镍的方法，其特征是：在室温下，按摩尔比将固体镍盐1摩尔与4～5摩尔浓度为1～60％的氨水NH₃.H₂O混合反应至镍盐全部溶解，然后加入反应物总重量的0.3-8％的表面性剂，在搅拌的同时缓慢加入蒸馏水至刚刚出现浑浊时为止，在不停搅拌下让其沉淀1～24小时，将沉淀物过滤，先后用稀氨水NH₃.H₂O和80％以上的乙醇或甲醇或丙酮分别进行洗涤、过滤后，将沉淀物在40～80℃下干燥，即得到纳米氢氧化镍。

7、  根据权利要求1所述的配位均匀沉淀法制备纳米氢氧化镍的方法，其特征是：在室温下，按摩尔比将固体镍盐1摩尔与4～5摩尔浓度为1～60％的氨水NH₃.H₂O混合反应至镍盐全部溶解，然后加入反应物总重量0.3-8％的表面活性剂，将该溶液置于40-100℃的水浴中，在搅拌下放置4-24小时后，过滤得到氢氧化镍沉淀，用稀氨水NH₃.H₂O洗涤，再用80％以上的乙醇或甲醇或丙酮进行洗涤、过滤后，将沉淀物在40-80℃下烘干，即制得纳米氢氧化镍。

配位均匀沉淀法制备纳米氢氧化镍的方法
技术领域
本发明涉及一种纳米氢氧化镍的制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，纳米材料技术发展迅速，纳米氢氧化镍是一种新型的电池材料，国内外有许多研究机构正在从事这方面的研究。由于纳米氢氧化镍地比表面大，因此其电池容量较普通氢氧化镍要提高近20％，目前制备纳米氢氧化镍的方法主要是沉淀法，沉淀转化法，微乳液法等。通过检索查新，共查得相关文献20篇，其中研究文章16篇，专利4项。在这些相关文献中大都是采用机械法、直接沉淀法，微乳液法、固相法、沉淀转化法等方法，只有周根陶、周双生、刘双怀等在《无机化学通报》(1996，12(1)：96-98)刊登的“配位-沉淀法制备Ni(OH)₂和NiO超微粉”与本发明相似，但配位沉淀法是用乙二胺为配位剂，要另外加入氢氧化物作为沉淀剂，而且也不是均匀沉淀。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺路线短，生产成本低的配位均匀沉淀法制备纳米氢氧化镍的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：以镍盐为原料，氨水NH₃·H₂O为配位剂，先合成水溶性的六氨合镍(II)配合物溶液，然后通过加水稀释该配合物溶液或加热分解配合物溶液释放出氨，在有表面活性剂存在下使金属镍离子均匀地析出，与溶液中的氢氧根OH^-反应生成氢氧化镍均匀地沉淀下来，将该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别进行洗涤、过滤后，烘干即制得纳米氢氧化镍。
镍盐和氨水NH₃·H₂O摩尔配比为：镍盐∶氨水NH₃·H₂O＝1∶(3～8)
所述镍盐包括硫酸镍、氯化镍、或硝酸镍、或其任意组合，镍盐为固体或配制成的溶液。
氨水NH₃·H₂O浓度为1～60％。
所述表面活性剂包括OP-10、吐温80、或乙二醇-甲醚、或其任意组合，所述表面活性剂的加入量为反应物总重量的0.3～8％。
实施方式一，在室温下，按摩尔比将固体镍盐1摩尔与4～5摩尔浓度为1～60％的氨水NH₃·H₂O混合反应至镍盐全部溶解，然后加入反应物总重量的0.3-8％的表而性剂，在搅拌的同时缓慢加入蒸馏水至刚刚出现浑浊时为止，在不停搅拌下让其沉淀1～24小时，将沉淀物过滤，先后用稀氨水NH₃·H₂O和80％以上的乙醇或甲醇或丙酮分别进行洗涤、过滤后，将沉淀物在40～80℃下干燥，即得到纳米氢氧化镍。
实施方式二，在室温下，按摩尔比将固体镍盐1摩尔与4～5摩尔浓度为1～60％的氨水NH₃·H₂O混合反应至镍盐全部溶解，然后加入反应物总重量0.3-8％的表面活性剂，将该溶液置于40-100℃的水浴中，在搅拌下放置4-24小时后，过滤得到氢氧化镍沉淀，用1％的稀氨水NH₃·H₂O洗涤，再用80％以上的乙醇或甲醇或丙酮进行洗涤、过滤后，将沉淀物在40-80℃下烘干，即制得纳米氢氧化镍。
综上所述，本发明的配位均匀沉淀法是利用将镍盐与氨水NH₃·H₂O反应，生成可溶性镍氨配合物溶液，然后改变体系的条件，使氨的浓度减少，配合物溶液中的镍离子缓慢而均匀地释放出来，与均匀分布于溶液体系中的沉氢氧根离子生成氢氧化镍沉淀在溶液中均匀地析出，因而其粒径可以得到控制，将该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别进行洗涤、过滤后，烘干即得到粒径10～100nm的球形或针状纳米氢氧化镍颗粒，且粒度分布均匀。本发明在工艺生产过程中不需要再另外加沉淀剂，配位剂本身又是沉淀剂，而且是均匀沉淀。
具体实施方式
实施例1，本发明以包括硫酸镍、氯化镍、或硝酸镍等镍盐为原料，以氨水NH₃·H₂O为配位剂同时兼为沉淀剂，不加入任何其他沉淀剂，制备镍氨配合物：
  (n＝4-6)
将镍氨配合物溶液用蒸馏水稀释或加热，释放出氨，镍离子便在整个溶液体系中均匀地析出，并进行水解，生成超细微的氢氧化镍颗粒：

当n＝6时：

过滤分离沉淀并洗涤，烘干便得到纳米氢氧化镍产品。
本发明的制备过程及控制条件：先以包括硫酸镍、氯化镍、或硝酸镍、或其任意组合而成的镍盐与氨水NH₃·H₂O反应，生成水溶性的六氨合镍(II)配合物溶液。
其物料摩尔配比为：镍盐∶氨水NH₃·H₂O＝1∶(3～8)
其中，镍盐可以是固体，也可以配制成溶液，氨水NH₃·H₂O浓度为1～60％。
然后通过加水稀释配合物溶液或加热分解配合物溶液释放出氨，同时加入表面活性剂来阻止沉淀出来的氢氧化镍产生团聚，使氢氧化镍在溶液中能够均匀地沉淀下来。
采用加水稀释配合物溶液法沉淀氢氧化镍的水量以刚刚出现浑浊时为度，让其沉淀的时间为1～24小时；
采用加热分解配合物溶液沉淀氢氧化镍的温度为40～100℃；让其均匀沉淀的时间为1～24小时；
所述表面活性剂包括OP-10、吐温80、或乙二醇-甲醚、或其任意组合，所述表面活性剂的加入量为反应物总重量的0.3～8％。
所述表面活性剂的优选加入量为：OP-10为1～4％、或吐温80为1～4％、或乙二醇-甲醚为1～4％、或其任意组合的总加入量为1～4％。
很显然，所述表面活性剂还可采用常用的醇醚、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、油醚类(动植物油聚氧乙烯醚类)、APG(烷基葡萄糖苷)及淀粉衍生物、纤维素醚类、特种表面活性剂类、EO/PO聚醚等。
再将过滤得到的氢氧化镍沉淀用稀氨水NH₃·H₂O或蒸馏水洗涤至过滤液中不含镍盐阴离子后，再用80％以上的乙醇或甲醇或丙酮进行洗涤、过滤后，将沉淀烘干，得到纳米氢氧化镍，所述稀氨水NH₃·H₂O的浓度在5％以下。
实施例2，在室温下，按摩尔比将固体镍盐1摩尔与4～5摩尔浓度为1～50％的氨水NH₃·H₂O混合反应至镍盐全部溶解，然后加入0.3％的OP-10、0.3％吐温80及1％左右的乙二醇-甲醚，在搅拌的同时缓慢加入蒸馏水至刚刚出现浑浊时为止，在不停搅拌下让其沉淀1～16小时，将沉淀物过滤，先后用稀氨水NH₃·H₂O和80％以上的乙醇或甲醇或丙酮分别进行洗涤、过滤后，将沉淀物在60～80℃下干燥，即得到纳米氢氧化镍。
实施例3，在室温下，按摩尔比将固体镍盐1摩尔与4～5摩尔浓度为1～50％的氨水NH₃·H₂O混合反应至镍盐全部溶解，然后加入0.3％的OP-10、0.3％吐温80及1％左右的乙二醇-甲醚，将该溶液置于50℃的水浴中，在搅拌下放置12小时后，过滤得到氢氧化镍沉淀，用1％的稀氨水NH₃·H₂O洗涤，再用80％以上的乙醇或甲醇或丙酮进行洗涤、过滤后，将沉淀物在60℃下烘干，即制得纳米氢氧化镍。
实施例，4，称取分析纯七水硫酸镍281克于2000毫升烧杯中，加蒸馏水使其恰好溶解，再加入浓度20％的氨水NH₃·H₂O 800毫升，2毫升吐温80和1∶1的乙二醇-甲醚3毫升，常温下搅拌反应至溶液清亮；在搅拌下缓慢加入蒸馏水至溶液开始变得浑浊时，停止加蒸馏水，继续搅拌沉淀3小时后，过滤沉淀，用1％的稀氨水NH₃·H₂O洗涤沉淀至过滤液中加入氯化钡溶液不再产生白色沉淀时为止，此时表示硫酸根离子已经洗涤干净。然后再用浓度80％以上的乙醇或甲醇或丙酮进行洗涤、过滤后，将沉淀在60℃下烘干，得到平均粒径30nm的氢氧化镍产品。
实施例5，称取分析纯六水氯化镍固体238克于2000毫升烧杯中，加浓度15％的氨水NH₃·H₂O 1200毫升，常温下搅拌反应至氯化镍全部溶解，加入3毫升吐温80和2毫升OP-10；将该溶液置于60℃的恒温水浴中，在搅拌下放置24小时后，过滤得到氢氧化镍沉淀，用1％的稀氨水NH₃·H₂O洗涤沉淀至过滤液中加入硝酸银溶液不再产生白色沉淀时为止，此时表示氯离子已经洗涤干净。然后再用浓度80％以上的乙醇或甲醇或丙酮进行洗涤、过滤后，将沉淀在60℃下烘干，得到平均粒径60nm的氢氧化镍产品。