CN104477931A - 一种纳米硼酸镍晶体的制备方法 - Google Patents

一种纳米硼酸镍晶体的制备方法 Download PDF

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刘红艳
房艳
周永全
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Abstract

本发明公开了一种制备硼酸镍晶体的方法，包括将无机镍盐溶液缓慢的加入硼砂溶液中，搅拌反应后过滤，收集得到的沉淀，该沉淀水洗后干燥并研成粉体，该粉体经煅烧得到纳米硼酸镍晶体。本合成方案所用的反应物比较简单，无机镍盐和硼砂都是简单易得的商品，且价格相对便宜，适合大规模的工业生产；本发明反应条件比较温和，煅烧温度相对较低，耗能较少；本合成实验的流程，操作简单，无危险。对于反应过程中得到的滤液，多为未反应的硼砂溶液，可回收用作它用，对环境无污染。得到的产品，产率高，晶型好，绿色环保。

Description

一种纳米硼酸镍晶体的制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料制备领域，具体涉及一种纳米硼酸镍晶体的制备方法。
背景技术
硼矿是我国的重要资源，在工业、农业、冶金、医药、国防、纺织以及高新技术等领域都有着广泛的用途。硼酸盐化合物具有丰富的结构类型，使得硼酸盐种类繁多，目前已发现和合成的硼酸盐已有一千多种。由于其结构的独特性，硼及其硼化物在现代工业中有着广阔的应用前景。而且大多数硼酸盐化合物因具有耐高温、耐磨、耐腐蚀、质轻、高韧、阻燃等特性，已经成为添加剂、绝缘材料、玻璃陶瓷、光学材料、阻燃剂、增强材料等的重要组成部分。
纳米硼酸镍结构稳定，具有耐高温、耐酸碱、抗化学腐蚀、热绝缘和电绝缘等优异性能，可以作为铝基复合材料、工程塑料、陶瓷等的添加剂，以提高其抗压、抗拉能力、增强粘结能力和抗腐蚀性等，在增强复合材料、新型陶瓷及生物材料等领域具有广泛的用途。且一维纳米材料如纳米线、纳米管、纳米棒等的物理、化学性能通常优于微米级的晶须材料，以之作为增强组分，可以得到性能更好的轻质复合材料，因此纳米硼酸镍具有非常广阔的开发和应用前景。
到目前为止，纳米硼酸镍晶体的合成方法主要有化学气相沉积法、溶胶凝胶法、高温固相法、水热法等。但是这些方法均存在不同程度的缺陷如反应物配方复杂、设备复杂、制备条件苛刻(必须是在惰性气体保护下进行)、产物形貌不一样(维度分布分散)、焙烧温度过高以及产率不高等。化学沉淀法是制备纳米材料的一种重要方法，由于制得的纳米粒子产物形貌均一、结晶度良好等优点，所以越来越来受到重视。Elssfah等人、Ning L等人和Zheng Y H等人采用化学沉淀法分别得到了Al4B2O9纳米晶须、硼酸钡纳米棒和纳米硼酸铜。
专利文献CN 101845668A公开了一种纳米硼酸镍晶须的制备方法，该方法通过溶胶－凝胶法制备，所述的制备包括如下步骤：(1)将无机镍盐、硼酸、柠檬酸，按物质的量比1∶1～10∶1～10的比例加水配置成水溶液，并控制所述的水溶液中无机镍盐的浓度为0.1～2.0mol/L，在室温下搅拌2～72小时，然后在40-300℃下烘干，得到咖啡色干凝胶；(2)将所述步骤(1)中得到的干凝胶在空气氛围下于500-1500℃煅烧2-72小时，得到绿色粉状物；(3)将步骤(3)中得到的绿色粉状物经后处理制得纳米硼酸镍晶须。
专利文献CN 103626198A公开了如下制备硼酸镍的方法：(1)称取2gNi(NO3)2·6H2O和0.6gNaOH放入100ml烧杯中，加入60ml去离子水配置成溶液，将烧杯放在磁力加热搅拌器上，一边搅拌一边加热，使固体全部溶解，磁力搅拌0.5h；(2)称取0.5gH3BO3后加入于上述烧杯中，再磁力搅拌2-3h，后转移至100ml水热反应釜中，将反应釜放入加热箱中，经240℃水热处理18h，水热釜中制备了形貌均匀、晶化程度高的NiBO2(OH)晶须，将得到的NiBO2(OH)倒入烧杯中，静止至溶液出现沉淀并分层，经过抽滤，洗涤，得到绿色膏状产物，将该产物置于电热恒温鼓风干燥箱中，控制温度在100℃，烘干后取出，置于箱式电阻炉中于700℃条件下焙烧4h后取出到得到硼酸镍产品。
上述专利文献公开的方法存在如下的缺陷：(1)反应物相对较多；(2)反应过程及条件较为复杂。
发明内容
针对现有技术制备硼酸纳米晶的方法存在反应物配方复杂、设备复杂、制备条件苛刻(必须是在惰性气体保护下进行)、产物形貌不一样(维度分布分散)、焙烧温度过高以及产率不高等缺陷，本发明提供了一种制备硼酸镍纳米晶的新方法。
本发明以硼砂和无机镍盐为反应物，保持溶液始终是碱性的条件下，生成镍硼酸盐前驱物，后煅烧前驱物得到所需要的纳米硼酸镍晶体。
本发明提供的方法包括：
将无机镍盐溶液缓慢的加入硼砂溶液中，搅拌反应后过滤，收集得到的沉淀，该沉淀水洗后干燥并研成粉体，该粉体经煅烧得到纳米硼酸镍晶体。
优选的，所述无机镍盐包括硝酸镍、硫酸和氯化镍中的一种或多种。
更优选的，所述无机镍盐的浓度为0.05-1.5M。
优选的，所述硼砂溶液的浓度为0.02-1.5M。
优选的，所述反应时间为2～12h。
优选的，所述无机镍盐和硼砂的摩尔比为1：1～10。
优选的，所述沉淀使用二次蒸馏水洗涤3～5次，并于25-50摄氏度干燥。
优选的，所述煅烧温度为400～1500摄氏度，煅烧时间为2～36h。
优选的，所述无机镍盐的加入速度为20-80mL/min。
本发明方案具有以下优点：
1.本合成方案所用的反应物比较简单，无机镍盐和硼砂都是简单易得的商品，且价格相对便宜，适合大规模的工业生产。
2.本发明反应条件比较温和，煅烧温度相对较低，耗能较少。
3.本发明的合成方法操作简单，无危险。本发明反应过程中得到的滤液，多为未反应的硼砂溶液，可回收用作它用，对环境无污染。得到的产品，产率高，晶型好，绿色环保。
附图说明
图1、本发明合成硼酸镍的流程图。
图2、本发明得到的硼酸镍晶体的XRD图。
图3、本发明得到的硼酸镍晶体的SEM图。
具体实施方式
如下为本发明的具体实施例，其仅用作对本申请的解释而并非限制。本发明的实施例中所有的商品均为市购。
实施例1：
称取1.189g NiCl2·6H2O，7.168g Na2B4O7·10H2O，分别溶解于50mL和200mL蒸馏水中，制得浓度分别为0.1000mol/L NiCl2溶液和0.1000mol/L Na2B4O7溶液。在搅拌的情况下，将NiCl2溶液缓慢的倒入硼砂溶液中，立即生成大量绿色悬浊物，室温下搅拌4h，静置。用真空泵对沉淀进行抽滤，用二次水洗涤抽滤后的滤饼5次，直至洗净。将滤饼取出，放在25℃恒温箱中干燥。将干燥后的绿色固体研磨成粉末，然后放入马弗炉中600℃煅烧4h，得到绿色粉末状物质。经XRD检测，如附图2所示，所得样品为Ni3B2O6晶体，且为纯物质，无B2O3等杂质；经SEM检测，所得Ni3B2O6晶体尺寸为纳米级，如附图3所示。
实施例2：
称取1.192g NiCl2·6H2O，14.335g Na2B4O7·10H2O，分别溶解于25mL和100mL蒸馏水中，制得浓度分别为0.2006mol/L NiCl2溶液和0.4000mol/L Na2B4O7溶液。在搅拌的情况下，将NiCl2溶液缓慢的倒入硼砂溶液中，立即生成大量绿色悬浊物。室温下搅拌4h后静置。用真空泵对沉淀进行抽滤，用二次水洗涤沉淀5次。将滤饼取出，35℃条件下干燥。将干燥后的绿色固体研磨成粉末，然后放入马弗炉中800℃煅烧4h，得到绿色粉末状物质。经XRD和SEM检测，所得样品为Ni3B2O6晶体，且为纳米级。
实施例3：
称取5.815g Ni(NO3)2·6H2O，7.625g Na2B4O7·10H2O，分别溶解于于50mL和200mL蒸馏水中，制得浓度分别为0.3999mol/L Ni(NO3)2溶液和0.1064mol/L Na2B4O7溶液。在搅拌的情况下，将Ni(NO3)2溶液缓慢的倒入硼砂溶液中，立即生成大量绿色悬浊物。室温下搅拌2h后静置。用真空泵对沉淀进行抽滤，用二次水洗涤沉淀5次。将滤饼取出，25℃条件下干燥。将干燥后的绿色固体研磨成粉末，然后放入马弗炉中1000℃煅烧2h，得到绿色粉末状物质。经XRD和SEM检测，所得样品为Ni3B2O6晶体，且为纳米级。
实施例4：
称取5.823g Ni(NO3)2·6H2O，61.019g Na2B4O7·10H2O，分别溶解于于15mL和150mL蒸馏水中，制得浓度分别为1.3350mol/L Ni(NO3)2溶液和1.1351mol/L Na2B4O7溶液。在搅拌的情况下，将Ni(NO3)2溶液缓慢的倒入硼砂溶液中，立即生成大量绿色悬浊物。室温下搅拌6h后静置。用真空泵对沉淀进行抽滤，用二次水洗涤沉淀5次。将滤饼取出，25℃条件下干燥。将干燥后的绿色固体研磨成粉末，然后放入马弗炉中800℃煅烧4h，得到绿色粉末状物质。经XRD和SEM检测，所得样品为Ni3B2O6晶体，且为纳米级。
实施例5：
称取2.638g NiSO4·6H2O，23.009g Na2B4O7·10H2O，分别溶解于于50mL和200mL蒸馏水中，制得浓度分别为0.2007mol/L NiSO4溶液和0.3210mol/L Na2B4O7溶液。在搅拌的情况下，将NiSO4溶液缓慢的倒入硼砂溶液中，立即生成大量绿色悬浊物。室温下搅拌3h后静置。用真空泵对沉淀进行抽滤，用二次水洗涤沉淀5次。将滤饼取出，50℃条件下干燥。将干燥后的绿色固体研磨成粉末，然后放入马弗炉中900℃煅烧4h，得到绿色粉末状物质。经XRD和SEM检测，所得样品为Ni3B2O6晶体，且为纳米级。
实施例6：
称取1.321g NiCl2·6H2O，7.018g Na2B4O7·10H2O，分别溶解到于100mL和400mL蒸馏水中，制得浓度分别为0.0556mol/L NiCl2溶液和0.0490mol/L Na2B4O7溶液。在搅拌的情况下，将NiCl2溶液缓慢的倒入硼砂溶液中，立即生成大量绿色悬浊物，室温下搅拌2h，静置。用真空泵对沉淀进行抽滤，用二次水洗涤抽滤后的滤饼4次，直至洗净。将滤饼取出，放在25℃恒温箱中干燥。将干燥后的绿色固体研磨成粉末，然后放入马弗炉中400℃煅烧12h，得到绿色粉末状物质。经XRD检测证明所得样品为Ni3B2O6晶体；由SEM检测可知所得Ni3B2O6晶体尺寸为纳米级。
实施例7：
称取2.411g NiSO4·6H2O，22.918g Na2B4O7·10H2O，分别溶解于于50mL和200mL蒸馏水中，制得浓度分别为0.1835mol/L NiSO4溶液和0.3197mol/L Na2B4O7溶液。在搅拌的情况下，将将NiSO4溶液缓慢的倒入硼砂溶液中，立即生成大量绿色悬浊物。室温下搅拌2h后静置。用真空泵对沉淀进行抽滤，用二次水洗涤沉淀4次。将滤饼取出，25℃条件下干燥。将干燥后的绿色固体研磨成粉末，然后放入马弗炉中1500℃煅烧2h，得到绿色粉末状物质。由XRD和SEM检测可知，所得样品为纳米Ni3B2O6晶体。

Claims (9)

1.一种纳米硼酸镍晶体的制备方法，包括：
将无机镍盐溶液缓慢的加入硼砂溶液中，搅拌反应后过滤，收集得到的沉淀，该沉淀水洗后干燥并研成粉体，该粉体经煅烧得到纳米硼酸镍晶体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机镍盐包括硝酸镍、硫酸和氯化镍中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述无机镍盐的浓度为0.05-1.5M。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硼砂溶液的浓度为0.05-1.5M。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应时间为2～12h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机镍盐和硼砂的摩尔比为1：1～10。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉淀使用二次蒸馏水洗涤3～5次，并于25-50摄氏度干燥。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅烧温度为400～1500摄氏度，煅烧时间为2～36h。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机镍盐的加入速度为20-80mL/min。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113088272A (zh) * 2019-12-23 2021-07-09 中国石油天然气股份有限公司 一种压裂液及其制备方法与应用
WO2021221582A1 (en) * 2020-04-28 2021-11-04 Celal Bayar Universitesi Tekn. Gel. Bol. A. S. Production of metal borates with nano-dimension

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101323979A (zh) * 2008-07-15 2008-12-17 沈阳化工学院 溶胶前驱体制备纳米板状硼酸铝晶须的方法
CN102485650A (zh) * 2010-12-02 2012-06-06 辽宁石油化工大学 一种制备硼酸镍的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101323979A (zh) * 2008-07-15 2008-12-17 沈阳化工学院 溶胶前驱体制备纳米板状硼酸铝晶须的方法
CN102485650A (zh) * 2010-12-02 2012-06-06 辽宁石油化工大学 一种制备硼酸镍的方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.DEBART ET AL.: "Study of the Reactivity Mechanism of M3B2O6(with M=Co, Ni, and Cu) toward Lithium", 《CHEM.MATER》 *
E.M.ELSSFAH ET AL.: "Low-temperature performance of Al4B2O9 nanowires", 《MATERIALS RESEARCH BULLETIN》 *
XIAOFEI LIU ET AL.: "Facile thermal conversion route synthesis, characterization, and optical properties of rod-like micron nickel borate", 《POWDER TECHNOLOGY》 *
娄方等: "纳米硼酸镍的制备、表征及其在水溶液中的摩擦学性能", 《材料导报》 *
高艳秋: "纳米硼酸镍微粒的合成及其减摩性能的研究", 《东北石油大学硕士学位论文》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113088272A (zh) * 2019-12-23 2021-07-09 中国石油天然气股份有限公司 一种压裂液及其制备方法与应用
WO2021221582A1 (en) * 2020-04-28 2021-11-04 Celal Bayar Universitesi Tekn. Gel. Bol. A. S. Production of metal borates with nano-dimension

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