CN106882842A - 一种介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料的制备方法 - Google Patents

一种介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料的制备方法 Download PDF

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邹明明
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Abstract

本发明涉及介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料的合成方法。室温下，将一定量含锌化合物，含钴化合物和均相沉淀剂尿素溶于一定量的溶剂中，充分搅拌一定时间，形成稳定的溶液。将混合溶液进行水热反应，之后冷却至室温。所得产物用去离子水或无水乙醇清洗并离心过滤，于50～60℃下真空干燥。得到的产物在空气气氛中进行煅烧，就可制备得到介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料。此方法制备过程简单，材料价格低廉，完全可按比例放大生产。

Description

一种介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料的制备方法
技术领域
本发明涉及材料合成技术领域，尤其涉及介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料的制备方法。
背景技术
ZnCo2O4材料具备尖晶石结构特有的性质，其优良的电化学性质、气敏性质和催化性质等，已经被广泛地应用于陶瓷材料、固态气敏元件、异相催化剂、吸附材料、超级电容器等领域。近年来随着纳米科技的诞生和崛起，以及纳米材料表现出的表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和介电限域效应等纳米效应，使纳米材料具有比块体材料更优越的光、电、磁、热、敏感特性以及物理机械特性。纳米结构的ZnCo2O4由于其稳定的结构和丰富的物理性能而引起了广泛的关注和研究。
关于ZnCo2O4纳米颗粒的制备方法有水热合成法、化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、高温自蔓延法、离子交换法等，这些方法制备得到的ZnCo2O4纳米颗粒虽然粒径均匀、分散度好、形貌可控。但操作过程复杂、影响因素不易控制、不能得到纯相的ZnCo2O4。本发明中采用均相沉淀法结合水热法制备出介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料。
专利号CN103985858A公开了一种锂离子电池负极材料钴酸锌纳米片的制备方法。将摩尔比为1:2的锌盐和钴盐在亲水性溶剂中借助碱性试剂在微波辐照诱导性发生碱性水解反应，生成金属氢氧化物或碳氢化合物前驱体，然后进行低温热处理，得到二维超薄ZnCo2O4纳米片，最终用作锂离子电池负极材料。制备工艺简单，成本低廉，反应条件温和，整个反应过程不需要特殊设备，最终得到的产物质量较高，形貌和尺寸均匀。
发明内容
本发明的目的是提供一种介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料的制备方法。与其他方法相比，本发明具有反应过程简单，反应时间短，无需任何复杂的操作及特殊的设备等优点。本发明合成的ZnCo2O4微球大小较为均一、分散性好、呈花瓣状且有介孔结构，比表面积较大，具有很好的应用前景。
本发明采取的技术方案为：
一种介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料的制备方法，步骤如下：
(1)室温下，将一定量含锌化合物(硫酸锌，硝酸锌，氯化锌中的一种)，含钴化合物(硫酸钴，硝酸钴，氯化钴中的一种)和均相沉淀剂尿素溶于溶剂(水或/和乙醇)中，充分搅拌一定时间，形成稳定的溶液。
(2)将混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温高压反应釜中，在120～180℃下加热12～24h，之后冷却至室温。
(3)所得产物用去离子水和无水乙醇分别清洗3遍，离心过滤，于50～60℃下真空干燥。得到ZnCo2O4前驱体纳米固体材料。
(4)干燥后的产物在空气气氛中一定温度下加热一定时间，制备介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料。
上述实验过程得到的介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料具有均一介孔结构，实现了发明的目的。
附图说明
图1是制备的介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料的XRD图片。
图2是制备的介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料的SEM图片。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明。
实施例1：
室温下，将1mmol氯化锌，2mmol氯化钴和12mmol尿素溶于50ml水和30ml乙醇中，置于磁力搅拌器上，充分搅拌使之全部溶解。搅拌30min后，将溶液转移一个100ml的具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温高压反应釜中，置于马弗炉中在160℃下水热反应18h，然后冷却至室温，所得产物用无水乙醇清洗三遍，除去可能残余的杂质，离心过滤，在60℃下真空干燥。将干燥后的产物在空气气氛中于500℃下煅烧2h。得到具有介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料(如图1、图2所示)。
实施例2：
室温下，将1mmol氯化锌，2mmol氯化钴和12mmol尿素溶于50ml水和30ml乙醇中，置于磁力搅拌器上，充分搅拌使之全部溶解。搅拌30min后，将溶液转移一个100ml的具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温高压反应釜中，置于马弗炉中在120℃下水热反应12h，然后冷却至室温，所得产物用无水乙醇清洗三遍，除去可能残余的杂质，离心过滤，在60℃下真空干燥。将干燥后的产物在空气气氛中于400℃下煅烧2h。得到ZnCo2O4纳米固体材料。
实施例3：
室温下，将1mmol硫酸锌，2mmol硫酸钴和15mmol尿素溶于50ml水和30ml乙醇中，置于磁力搅拌器上，充分搅拌使之全部溶解。搅拌30min后，将溶液转移一个100ml的具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温高压反应釜中，置于马弗炉中在180℃下水热反应24h，然后冷却至室温，所得产物用无水乙醇清洗三遍，除去可能残余的杂质，离心过滤，在60℃下真空干燥。将干燥后的产物在空气气氛中于600℃下煅烧30min。得到ZnCo2O4纳米固体材料。
实施例4：
室温下，将1mmol硫酸锌，2mmol硫酸钴和15mmol尿素溶于80ml水中，置于磁力搅拌器上，充分搅拌使之全部溶解。搅拌30min后，将溶液转移一个100ml的具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温高压反应釜中，置于马弗炉中在160℃下水热反应12h，然后冷却至室温，所得产物用无水乙醇清洗三遍，除去可能残余的杂质，离心过滤，在60℃下真空干燥。将干燥后的产物在空气气氛中于500℃下煅烧1h。得到ZnCo2O4纳米固体材料。
实施例5：
室温下，将1mmol硝酸锌，2mmol硝酸钴和18mmol尿素溶于80ml水中，置于磁力搅拌器上，充分搅拌使之全部溶解。搅拌30min后，将溶液转移一个100ml的具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温高压反应釜中，置于马弗炉中在120℃下水热反应18h，然后冷却至室温，所得产物用无水乙醇清洗三遍，除去可能残余的杂质，离心过滤，在60℃下真空干燥。将干燥后的产物在空气气氛中于400℃下煅烧1h。得到ZnCo2O4纳米固体材料。
实施案例6：
室温下，将1mmol硝酸锌，2mmol硝酸钴和18mmol尿素溶于50ml水和30ml乙醇中，置于磁力搅拌器上，充分搅拌使之全部溶解。搅拌30min后，将溶液转移一个50ml的具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温高压反应釜中，置于马弗炉中在180℃下水热反应12h，然后冷却至室温，所得产物用无水乙醇清洗三遍，除去可能残余的杂质，离心过滤，在60℃下真空干燥。将干燥后的产物在空气气氛中于600℃下煅烧1h。得到ZnCo2O4纳米固体材料。

Claims (7)

1.一种介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料的制备方法，其特征在于：将含锌化合物，含钴化合物和均相沉淀剂溶于溶剂中，充分搅拌后进行水热反应；将所得的产物在空气气氛中煅烧，制备得到介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料。
2.如权利要求1所述的一种介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料的制备方法，其特征在于：所述的含锌化合物包括：硫酸锌，硝酸锌，氯化锌中的一种或二种以上；所述的含钴化合物包括：硫酸钴，硝酸钴，氯化钴中的一种或二种以上；所述的均相沉淀剂为：尿素。
3.如权利要求1所述的一种介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料的制备方法，其特征在于：所述的溶剂包括：水或乙醇。
4.如权利要求1所述的一种介孔花瓣状ZnCo2O4纳米固体材料的制备方法，其特征在于：所述的水热反应的方法为：将混合溶液转移至聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高温高压反应釜中在120-180℃下加热12-24h，冷却至室温；所得产物用去离子水和无水乙醇分别清洗1-6遍，离心过滤，于50-60℃下真空干燥，得到ZnCo2O4前驱体纳米固体材料。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：煅烧温度：将煅烧温度控制在400-600℃。
6.如权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于：煅烧时间：将煅烧时间控制在30min-2h。
7.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：含锌化合物、含钴化合物和均相沉淀剂的摩尔比为1:2:12，1:2:15，1:2:18。
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