一种超薄层状NiO‑CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复合材料的合成方法技术

本发明专利技术涉及一种超薄层状NiO‑CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复合材料的合成方法，具体为：第一步将Ni,Co的无机盐溶液加入到锥形瓶样式的火胶棉膜内，密封后放入装有碳酸钠溶液的烧杯中进行沉淀反应，第二步在一定温度下用还原剂还原火胶棉膜内未反应完全的溶液，反应结束后将样品进行离心，洗涤，干燥，煅烧得到最终的产物为超薄层状NiO‑CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复合材料。利用本发明专利技术方法制备出比表面积大的纳米复合材料，具有优良的磁性和催化活性。本发明专利技术方法简单易操作，易控制且产物处理简单，适合中等规模工业生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机纳米材料
，尤其涉及一种超薄层状NiO-CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复合材料的合成方法。
技术介绍
二维超薄纳米片能够将微观下优异的电学、磁学和光学性能与宏观下的超薄性、透明性和柔韧性有机地结合在一起,从而能够实现器件微型化和功能最大化完美统一。二维纳米材料因其厚度尺寸和二维平面结构的特点往往具有不同于相应块体材料的电子结构,不但能够影响其本征性能,还能产生一些新性质, 同时它具有很高的理论比表面积和电子迁移率，使得其迅速成为材料科学和化学领域活跃的研究热点。纳米合金粒子与二维薄层氧化物的复合可以进一步改进材料的性能、大大拓宽无机金属纳米粒子和金属氧化物的应用范围。纳米合金粒子修饰二维薄层氧化物，这不仅可以克服纳米片层间巨大的范德华力，防止纳米片的团聚，使金属氧化物超薄层状结构的独特性质得以保留。同时，得到的复合材料其许多性能比合金本身更为优越，在化学修饰电极、化学电源、催化剂体以及气体传感器等方面具有重要的应用价值。本实验中将超薄层状NiO-CoOx纳米片和NiCo纳米粒子进行有效的复合，形成二维纳米复合结构，首先，超薄层状NiO-CoOx纳米片表面有大量低配位不饱和的氧负离子可为催化水合肼分解产氢提供大量的碱性位点从而提高反应的选择性；其次，NiCo合金的协同作用能够大大提高催化反应的活性；再次，这种二维薄膜结构有较大的比表面积，能提供更多催化反应的活性位点，提高催化效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种超薄层状NiO-CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复合材料的合成方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提出的一种超薄层状NiO-CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复合材料的合成方法，具体步骤如下：（１）将Ni,Co的无机盐溶液加入到锥形瓶样式的火胶棉膜内，密封后放入装有碳酸钠溶液的烧杯中进行沉淀反应；Ni,Co的无机盐的摩尔比是7:3；所述Ni,Co无机盐的摩尔数总和与碳酸钠的摩尔比是1:4；（２）在0～25℃下用还原剂还原火胶棉膜内未沉淀完全的溶液，反应结束后将样品进行离心，洗涤，干燥，煅烧得到最终的产物，为超薄层状NiO-CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复合材料。本专利技术中，配制Ni,Co的无机盐溶液采用的溶剂均为去离子水。本专利技术中，步骤（１）中所述Ni的无机盐为氯化镍，Co的无机盐为氯化钴，其浓度均为0.005～0.02mol/L。本专利技术中，步骤（１）中所述碳酸钠溶液其浓度为0.02～0.08mol/L。本专利技术中，步骤（１）中所述沉淀反应时间为20分钟。本专利技术中，步骤（２）中所述的还原剂为硼氢化钾水溶液，其浓度为0.02～0.08mol/L。本专利技术中，步骤（２）中所述还原反应时间为30分钟。本专利技术中，步骤（２）中所述的洗涤都是使用去离子水及无水乙醇进行交替洗涤。本专利技术中，步骤（２）中所述的离心分离转速为6000转/分钟，时间为5分钟。本专利技术中，步骤（２）中所述的干燥是在真空干燥箱60℃下干燥10h。本专利技术中，步骤（２）中所述的煅烧是在氩气气氛中1℃/min升温至400℃保温1h。由于采用上述方案，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术实现了利用实现了利用常见的氯化镍、氯化钴为反应的前驱体，通过共沉淀-还原法，首次合成了超薄层状NiO-CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子的复合材料。2、本专利技术的方法对产物的形貌有很高的调控性。3、本专利技术采用简单无机盐作为反应物，具有很强的通用性。4、本专利技术制备的产物具有良好的催化水合肼分解产氢的性能，可以作为高性能催化剂，有较为广阔的发展前景和应用空间。5、本专利技术的工艺简单，制备条件通用，产物形貌稳定、纯度高，且产物处理方便简洁，适合于中等规模工业生产。6、本专利技术的方法具有条件温和、节能高效、易于控制等特点。附图说明图1为实施例1中在500nm的倍数下得到的中间产物的SEM照片。图2为实施例1中在200nm的倍数下得到的产物的SEM照片。图3为实施例1中在20nm的倍数下得到的中间产物的TEM照片。图4为实施例1中在50nm的倍数下得到的产物的TEM照片。图5为实施例1所得产物和中间产物的XRD图谱。图6为实施例1所得产物和中间产物的EDS图谱。图7为实施例2中在500nm的倍数下得到的中间产物的SEM照片。图8为实施例3中在500nm的倍数下得到的中间产物的SEM照片。图9为实施例4中在500nm的倍数下得到的产物的SEM照片。具体实施方式下面结合附图所示实施例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1第一步，准确称取0.1185gNiCl2·6H2O，用去离子水配制成100ml溶液，浓度为5mmol/L, 准确称取0.1189gCoCl2·2H2O，用去离子水配制成100ml溶液，浓度为5mmol/L, Ni2+：Co2+按照7:3摩尔比进行混合，总体积为100ml, 然后置于锥形瓶样式的火胶棉膜内，密封后放在250ml烧杯中。第二步，准确称取0.166g的碳酸钠，用去离子水配制成100ml溶液，浓度为20mmol/L,然后将其倒入第一步的烧杯中并用保鲜膜将烧杯口封住进行反应。第三步，反应20分钟后，收集火胶棉膜内的溶液及沉淀将其倒入250 ml烧杯中，加入磁子搅拌并置于冰水混合物中使其达到0℃。第四步，准确称取0.1079g的硼氢化钾，用去离子水配制成100ml溶液，浓度为20mmol/L,并将其放入冰箱中待其达到0℃，然后将其缓慢的滴加到第三步的烧杯中进行反应。第五步，反应30分钟，取出磁子，离心并用无水乙醇和去离子水洗涤数次，置于真空干燥箱中干燥。第六步，将干燥后得到的粉末样品，置于管式炉中在氩气气氛中，1℃/min升温至400℃并保温1h，得到最终超薄层状NiO-CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子的复合材料。图1为实施例1中在200nm的倍数下得到的中间产物NiO-CoOx纳米片的SEM图片；图2为实施例1中在500nm的倍数下得到的产物的SEM图片；图3为实施例1所得中间产物NiO-CoOx纳米片的TEM图片；图4为实施例1所得产物的TEM图片；图5为实施例1所得产物（a）和中间产物(b)的XRD图谱，证明了NiO-CoOx纳米片和NiCo纳米粒子的复合；图6为实施例1中产物（a）和中间产物(b)的EDS图谱表明了其中Ni, Co, O元素的存在，同时产物中氧的原子比小于中间产物，进一步佐证了复合材料的合成。实施例2第一步，准确称取0.2370gNiCl2·6H2O，用去离子水配制成100ml溶液，浓度为10mmol/L, 准确称取0.2378gCoCl2·2H2O，用去离子水配制成100ml溶液，浓度为10mmol/L, Ni2+：Co2+按照7:3摩尔比进行混合，总体积为100ml, 然后置于锥形瓶样式的火胶棉膜内，密封后放在250ml烧杯中。第二步，准确称取0.332g的碳酸钠，用去离子水配制成100ml溶液，浓度为40mmol/L,然后将其倒入第一步的烧杯中并用保鲜膜将烧杯口封住进行反应。第三步，反应20分钟后，收集火胶棉膜内的溶液及沉淀将其倒入250 ml烧杯中，加入磁子搅拌并置于冰水混合物中使其达到0℃。第四步，准确称取0.2158g的硼氢化钾，用去离子水配制成1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超薄层状NiO‑CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复合材料的合成方法，其特征在于具体步骤如下：（1）将Ni,Co的无机盐溶液加入到锥形瓶样式的火胶棉膜内，密封后放入装有碳酸钠溶液的烧杯中进行沉淀反应；Ni,Co的无机盐的摩尔比是7:3；所述Ni,Co无机盐的摩尔数总和与碳酸钠的摩尔比是1:4；（2）在0～25℃下用还原剂还原火胶棉膜内未沉淀完全的溶液，反应结束后将样品进行离心，洗涤，干燥，煅烧得到最终的产物，为超薄层状NiO‑CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种超薄层状NiO-CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复合材料的合成方法，其特征在于具体步骤如下：（1）将Ni,Co的无机盐溶液加入到锥形瓶样式的火胶棉膜内，密封后放入装有碳酸钠溶液的烧杯中进行沉淀反应；Ni,Co的无机盐的摩尔比是7:3；所述Ni,Co无机盐的摩尔数总和与碳酸钠的摩尔比是1:4；（2）在0～25℃下用还原剂还原火胶棉膜内未沉淀完全的溶液，反应结束后将样品进行离心，洗涤，干燥，煅烧得到最终的产物，为超薄层状NiO-CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复合材料。2.根据权利要求1所述的一种超薄层状NiO-CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复合材料的合成方法，其特征在于：配制Ni,Co的无机盐溶液采用的溶剂均为去离子水。3.根据权利要求1所述的一种超薄层状NiO-CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复合材料的合成方法，其特征在于：步骤（１）中所述Ni的无机盐为氯化镍，Co的无机盐为氯化钴，其浓度均为0.005～0.02mol/L。4.根据权利要求1所述的一种超薄层状NiO-CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复合材料的合成方法，其特征在于：步骤（１）中所述碳酸钠溶液其浓度为0.02～0.08mol/L。5.根据权利要求1所述的一种超薄层状NiO-CoOx纳米片负载NiCo纳米粒子复...

【专利技术属性】
技术研发人员：温鸣，吴丹丹，顾琛，陈雨婷，李小梦，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31