CN112897573B - 氢氧化镉多孔材料、制备方法及包含该材料的阴极和电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及氢氧化镉多孔材料、制备方法及包含该材料的阴极和电池。氢氧化镉多孔材料孔直径大于等于0.2μm，光学带隙大于等于3.2eV。制备方法包括如下步骤：制备极性碱性溶液；制备非极性镉源溶液；非极性镉源溶液包含非极性溶剂和溶解于非极性溶剂中的有机镉盐，有机镉盐具有4～30的碳链长度；混合并搅拌极性碱性溶液和非极性镉源溶液，极性碱性溶液与非极性镉源溶液的混合体积比为n:1，n=0.1～100；持续搅拌所得混合物使所述非极性镉源溶液维持分散于极性碱性溶液中，生成氢氧化镉材料沉淀物；对得到的混合物进行固液分离和洗涤，制得氢氧化镉多孔材料。多孔状的氢氧化镉作为电池的阴极材料具有更大潜力。

Description

氢氧化镉多孔材料、制备方法及包含该材料的阴极和电池
技术领域
本发明涉及一种氢氧化镉材料，尤其是氢氧化镉多孔材料、制备方法及包含氢氧化镉多孔材料的阴极和电池。
背景技术
多孔电极是由高比表面的粉末状活性物质或与具有导电性的惰性固体微粒混合，通过压制、烧结或化成等方法构成的电极。化学电源系列都采用多孔电极。采用多孔电极，使进行电化学反应的活性比表面有很大提高。由于提高了参加放电过程的活性物质的量，也由于电极的孔率和比表面的提高，使电极的真实电流密度大大降低，从而使电池的能量损失（包括电压损失和容量损失）大大减小，电池的性能获得显著改善。
氢氧化镉是一种层状结构的宽禁带（3.2eV）的间接带隙半导体材料，可作为镉镍电池的阴极材料，具有寿命长、机械强度高、使用温度范围宽（-40～+50℃）、电压稳定、安全可靠、维护方便、能耐受高于正常使用电流的几倍乃至十倍的大电流等优势，被广泛应用于各种设备中。
现有的氢氧化镉主要为纳米线、纳米片状氢氧化镉。例如，中国发明专利CN102502786A于2012年6月20日公布的氢氧化镉纳米线的制备方法，采用苯与硝酸镉混合溶液与氢氧化钠反应，在丙酮清洗的纯铜片表面即可得到氢氧化镉纳米线；又如中国发明专利CN107051548A于2017年8月18日公布的一种简易制备六边形CdO/CdS异质结纳米复合材料的方法，将氢氧化锂水溶液逐滴加入到搅拌中的硝酸镉乙醇溶液中，最终摩尔比为2.4～2.6:1，继续搅拌50～60min，然后于26～29℃温度下静置5～6h，转移至反应釜中，于180～200℃下反应10～12h；所得产物经洗涤、干燥，得到六边形氢氧化镉纳米片。以及中国发明专利CN101306833B公开了一种氢氧化镉纳米材料的微波制备方法，先将镉盐溶解于水中，加入氨水或氢氧化钠形成澄清透明的镉络合离子溶液，然后加入不溶于水的脂肪醇，以脂肪醇—水界面体系为反应介质，采用微波辐照技术，控制微波功率和反应时间，并加入表面活性剂改变产物的尺寸和形貌，即可制备出氢氧化镉纳米材料，氢氧化镉纳米材料呈多晶一维项链状结构，且由空心球的次级结构组装而成。
随着社会的发展，电子产品对电池的要求越来越高，对电极的材料也提出了更大的挑战，尤其是一些特殊场景更为突出，目前纳米线状、纳米片状以及空心球组成的一维项链状的氢氧化镉还不能满足多孔电极日益增长的要求。
发明内容
本发明的目的一是提供一种氢氧化镉多孔材料，孔径大于等于0.2μm，能够更好的满足多孔电极的要求。
本发明的目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种氢氧化镉多孔材料，孔直径大于等于0.2μm，光学带隙大于等于3.2eV。
氢氧化镉多孔材料具有孔结构，填补了目前尚无有关多孔状氢氧化镉报道的空白，相比纳米线状和纳米片状的氢氧化镉，多孔状的氢氧化镉在作为镉镍电池的阴极材料方面具有更大的潜力，本发明制得的氢氧化镉多孔材料具有孔，且孔直径大于等于0.2μm，光学带隙大于等于3.2eV，用于制作电极，电极的孔率和比表面的提高，使电极的真实电流密度大大降低，从而使电池的能量损失（包括电压损失和容量损失）大大减小，电池的性能获得显著改善。
本发明进一步设置为：氢氧化镉多孔材料包含具有六方晶系的晶体，孔直径范围为0.2～1.5μm；光学带隙的范围为3.5～3.8 eV。
优选的，孔直径范围为0.3～1.0μm。
通过控制孔直径的大小，能够更好的满足电极的要求。
本发明的目的二是提供一种氢氧化镉多孔材料的制备方法，制备方法简便、快速、高效，不仅制得了多孔状氢氧化镉；还有着省时、节能，制备成本低和易于大规模工业化生产的特点。
本发明的目的二是通过以下技术方案得以实现的：一种氢氧化镉多孔材料的制备方法，包括如下步骤：
制备极性碱性溶液；极性碱性溶液包含极性溶剂和溶解于极性溶剂的可溶性碱；
制备非极性镉源溶液；非极性镉源溶液包含非极性溶剂和溶解于非极性溶剂中的有机镉盐，其中有机镉盐具有4～30的碳链长度；
混合并搅拌极性碱性溶液和非极性镉源溶液，其中极性碱性溶液与非极性镉源溶液的混合体积比为n:1，n=0.1～100；持续搅拌所得混合物使所述非极性镉源溶液维持分散于极性碱性溶液中，并且极性碱性溶液与非极性镉源溶液不互溶，非极性镉源溶液的有机镉盐的镉离子位于非极性溶剂与极性溶剂之间的波动界面，以富集可溶性碱的氢氧根离子往波动界面移动，生成氢氧化镉材料沉淀物；
对得到的混合物进行固液分离和洗涤，制得氢氧化镉多孔材料；制得氢氧化镉多孔材料孔直径大于等于0.2μm。
通过采用上述基础技术方案，利用两相溶液各溶解有可溶性碱与有机镉盐进行不互溶混合与搅拌，镉离子位于非极性溶剂与极性溶剂之间的波动界面，以富集可溶性碱的氢氧根离子往波动界面移动，两相波动界面有利于反应生成纳米颗粒硫化镉材料，制得氢氧化镉多孔材料孔直径大于等于0.2μm。能够以纯湿化学法低成本制作特定孔直径的氢氧化镉多孔材料。另外，合适的溶液混合体积比例，是制备氢氧化镉多孔材料的关键因素之一。制备方法简便、快速、高效，不仅制得了多孔状氢氧化镉；还有着省时、节能和易于大规模工业化生产的特点。
本发明进一步设置为：可溶性碱在极性溶剂中具有第一浓度，有机镉盐在非极性镉源溶液中具有第二浓度，所述第一浓度大于所述第二浓度；在混合并搅拌中极性碱性溶液的体积大于所述非极性镉源溶液的体积，以使分散的非极性镉源溶液被包覆在极性碱性溶液中。
通过采用上述优选技术方案，利用第一浓度大于第二浓度且在体积关系上极性碱性溶液的体积大于非极性镉源溶液的体积，提供在混合并搅拌中产生如同水包油的结构，极性碱性溶液内氢氧根离子多于非极性镉源溶液内镉源需要的氢氧根离子反应量，即所得混合物中氢氧根离子摩尔比大于镉摩尔比，以确保能在波动界面产生湿化学法生成反应并且生成的氢氧化镉材料是多孔材料，氢氧化镉材料更加容易与非极性镉源溶液的有机碳基断开且形成不溶于极性碱性溶液的纳米颗粒。
本发明进一步设置为：第一浓度为1～30×10-7kg/m3，第二浓度为3～40×10-7kg/m3。
通过采用上述优选技术方案，利用第一浓度与第二浓度的范围限定，来实现极性碱性溶液内氢氧根离子多于非极性镉源溶液内镉源需要的氢氧根离子反应量，能够进一步减少氢氧化镉材料在极性硫源溶液中溶解度，并对于调控产物形貌具有重要意义。
本发明进一步设置为：非极性镉源溶液的有机镉盐包含脂肪酸镉盐，脂肪酸镉不饱和键的数量为0～28。
通过采用上述优选技术方案，利用有机镉盐的材料包括具有不饱和键数受到限制的脂肪酸镉盐，实现在混合并搅拌中有机镉盐附着于两相波动界面，不仅使得脂肪酸镉的来源较为丰富，还使制备工艺更易实施且灵活。
本发明进一步设置为：在混合并搅拌极性碱性溶液和非极性镉源溶液过程中，持续搅拌时间为1～24小时，在对得到的混合物进行固液分离和洗涤过程中，固液分离方式采用离心分离、过滤分离或抽滤分离中的其中一种或多种，洗涤方式包括使用水或/与酒精对分离后得到的固态物进行2～5次的清洗。
通过采用上述优选技术方案，利用持续搅拌时间范围、特定固液分离方式与特定洗涤方式的限定，使得反应更加充分，得到高纯度的氢氧化镉多孔材料，适用于工业化规模生产时灵活选择合适的方式。
本发明进一步设置为：所述可溶性碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水的组合中的其中一种或多种；
所述有机镉盐选自于油酸镉、反油酸镉、硬脂酸镉、棕榈油酸镉、花生四烯酸镉、二十碳五烯酸镉、二十二碳五烯酸镉与月桂酸镉的组合中的其中一种或多种；
所述非极性溶剂选自于甲苯及其同系物、丙酮及其同系物、氯仿及其类似物、正己烷的组合中的其中一种或多种；
所述极性溶剂选自于水、酰胺类的组合中的其中一种或多种。
选用上述可溶性碱、有机镉盐、非极性溶剂和极性溶剂不仅能够制得所需产物，且原料都是普通的工业生产用原材料，易于获得、价格便宜且绿色环保，更易于大规模工业生产。
本发明进一步设置为：所述有机镉盐具有疏水基团，在混合并搅拌中位于非极性镉源溶液靠近波动界面的内侧；以及，所述有机镉盐还具有亲水基团，在混合并搅拌中位于波动界面。
通过采用上述优选技术方案，利用有机镉盐的疏水基团与亲水基团，在混合与搅拌过程中，所述有机镉盐能够附着于类似水包油结构中的波动界面，以利于氢氧化镉多孔材料的湿化学反应生成。
本发明的目的三是提供一种电池阴极，包含氢氧化镉多孔材料，电池的性能获得显著改善。
本发明的目的三是通过以下技术方案得以实现的：一种电池阴极，包含上述方案中所述的氢氧化镉多孔材料；或者包含上述方案中所述的氢氧化镉多孔材料的制备方法制得的氢氧化镉多孔材料。
氢氧化镉多孔材料用于制作电极，电极的孔率和比表面的提高，使电极的真实电流密度大大降低，从而使电池的能量损失（包括电压损失和容量损失）大大减小，电池的性能获得显著改善。
本发明的目的四是提供一种电池，电池的阴极包含氢氧化镉多孔材料，电池的性能获得显著改善。
本发明的目的四是通过以下技术方案得以实现的：一种电池，包含上述方案中所述的电池阴极。
氢氧化镉多孔材料用于制作电极，电极的孔率和比表面的提高，使电极的真实电流密度大大降低，从而使电池的能量损失（包括电压损失和容量损失）大大减小，电池的性能获得显著改善。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1. 氢氧化镉多孔材料具有孔结构，填补了目前尚无有关多孔状氢氧化镉报道的空白，相比纳米线状和纳米片状的氢氧化镉，多孔状的氢氧化镉在作为镉镍电池的阴极材料方面具有更大的潜力，本发明制得的氢氧化镉多孔材料具有孔，且孔直径大于等于0.2μm，光学带隙大于等于3.2eV，用于制作电极，电极的孔率和比表面的提高，使电极的真实电流密度大大降低，从而使电池的能量损失（包括电压损失和容量损失）大大减小，电池的性能获得显著改善。
2. 利用两相溶液各溶解有可溶性碱与有机镉盐进行不互溶混合与搅拌，镉离子位于非极性溶剂与极性溶剂之间的波动界面，以富集可溶性碱的氢氧根离子往波动界面移动，两相波动界面有利于反应生成纳米颗粒硫化镉材料，制得氢氧化镉多孔材料孔直径大于等于0.2μm。能够以纯湿化学法低成本制作特定孔直径的氢氧化镉多孔材料。另外，合适的溶液混合体积比例，是制备氢氧化镉多孔材料的关键因素之一。制备方法简便、快速、高效，不仅制得了多孔状氢氧化镉；还有着省时、节能和易于大规模工业化生产的特点。
3. 利用持续搅拌时间范围、特定固液分离方式与特定洗涤方式的限定，使得反应更加充分，得到高纯度的氢氧化镉多孔材料，适用于工业化规模生产时灵活选择合适的方式。
4. 通过优选可溶性碱、有机镉盐、非极性溶剂和极性溶剂不仅能够制得所需产物，且原料都是普通的工业生产用原材料，易于获得、价格便宜且绿色环保，更易于大规模工业生产。
5. 利用有机镉盐的疏水基团与亲水基团，在混合与搅拌过程中，所述有机镉盐能够附着于类似水包油结构中的波动界面，以利于氢氧化镉多孔材料的湿化学反应生成。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例中氢氧化镉多孔材料制备方法的流程图；
图2是试验实施例1制得的氢氧化镉多孔材料的X射线衍射（XRD）图和纯六方相的氢氧化镉JCPDS 31-0228的标准PDF卡片图；
图3是试验实施例1制得的氢氧化镉多孔材料的扫描电镜（SEM）图；
图4是试验实施例1制得的氢氧化镉多孔材料使用X射线光电子能谱（XPS）进行表征的结果之一；
图5是试验实施例1制得的目标产物氢氧化镉多孔材料使用紫外-可见光分光光度计进行表征的结果之一。其中，图5a为目标产物的光吸收曲线及其平滑后的曲线；图5b显示，利用平滑后曲线进行计算得到目标产物光学带隙为3.7eV。
具体实施方式
为了更方便理解本发明的技术方案，以下将本发明的氢氧化镉多孔材料的制备方法做进一步详细描述，但不作为本发明限定的保护范围。
本发明实施例一公开一种氢氧化镉多孔材料，孔直径大于等于0.2μm，光学带隙大于等于3.2eV。优选的，氢氧化镉多孔材料包含具有六方晶系的晶体，孔直径范围为0.2～1.5μm；光学带隙的范围为3.5～3.8 eV。优选的，孔直径范围为0.3～1.0μm。
本发明实施例二公开一种氢氧化镉多孔材料的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、制备极性碱性溶液；极性碱性溶液包含极性溶剂和溶解于极性溶剂的可溶性碱；
制备非极性镉源溶液；非极性镉源溶液包含非极性溶剂和溶解于非极性溶剂中的有机镉盐，其中有机镉盐具有4～30的碳链长度；
S2、混合并搅拌极性碱性溶液和非极性镉源溶液，其中极性碱性溶液与非极性镉源溶液的混合体积比为n:1，n=0.1～100；持续搅拌所得混合物使所述非极性镉源溶液维持分散于极性碱性溶液中，并且极性碱性溶液与非极性镉源溶液不互溶，非极性镉源溶液的有机镉盐的镉离子位于非极性溶剂与极性溶剂之间的波动界面，以富集可溶性碱的氢氧根离子往波动界面移动，生成氢氧化镉材料沉淀物；
S3、对得到的混合物进行固液分离和洗涤，制得氢氧化镉多孔材料；制得氢氧化镉多孔材料孔直径大于等于0.2μm。
本实施例的实施原理为：利用两相溶液各溶解有可溶性碱与有机镉盐进行不互溶混合与搅拌，镉离子位于非极性溶剂与极性溶剂之间的波动界面，以富集可溶性碱的氢氧根离子往波动界面移动，两相波动界面有利于反应生成纳米颗粒硫化镉材料，制得氢氧化镉多孔材料孔直径大于等于0.2μm。能够以纯湿化学法低成本制作特定孔直径的氢氧化镉多孔材料。另外，合适的溶液混合体积比例，是制备氢氧化镉多孔材料的关键因素之一。
关于步骤S1中，可溶性碱在极性溶剂中具有第一浓度，有机镉盐在非极性镉源溶液中具有第二浓度，所述第一浓度大于所述第二浓度；在混合并搅拌中极性碱性溶液的体积大于所述非极性镉源溶液的体积，以使分散的非极性镉源溶液被包覆在极性碱性溶液中。利用第一浓度大于第二浓度且在体积关系上极性碱性溶液的体积大于非极性镉源溶液的体积，提供在混合并搅拌中产生如同水包油的结构，极性碱性溶液内氢氧根离子多于非极性镉源溶液内镉源需要的氢氧根离子反应量，即所得混合物中氢氧根离子摩尔比大于镉摩尔比，以确保能在波动界面产生湿化学法生成反应并且生成的氢氧化镉材料是多孔材料，氢氧化镉材料更加容易与非极性镉源溶液的有机碳基断开且形成不溶于极性碱性溶液的纳米颗粒。进一步的，第一浓度为1～30×10-7kg/m3，第二浓度为3～40×10-7kg/m3。
关于步骤S1中，非极性镉源溶液的有机镉盐包含脂肪酸镉盐，脂肪酸镉不饱和键的数量为0～28。利用有机镉盐的材料包括具有不饱和键数受到限制的脂肪酸镉盐，实现在混合并搅拌中有机镉盐附着于两相波动界面，不仅使得脂肪酸镉的来源较为丰富，还使制备工艺更易实施且灵活。
进一步的，有机镉盐选自于油酸镉、反油酸镉、硬脂酸镉、棕榈油酸镉、花生四烯酸镉、二十碳五烯酸镉、二十二碳五烯酸镉与月桂酸镉的组合中的其中一种或多种；非极性溶剂选自于甲苯及其同系物、丙酮及其同系物、氯仿及其类似物、正己烷的组合中的其中一种或多种；可溶性碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水的组合中的其中一种或多种；极性溶剂选自于水、酰胺类的组合中的其中一种或多种。选用上述可溶性碱、有机镉盐、非极性溶剂和极性溶剂不仅能够制得所需产物，且原料都是普通的工业生产用原材料，易于获得、价格便宜且绿色环保，更易于大规模工业生产。
关于步骤S2，在混合并搅拌极性碱性溶液和非极性镉源溶液过程中，持续搅拌时间为1～24小时；关于步骤S3，在对得到的混合物进行固液分离和洗涤过程中，固液分离方式采用离心分离、过滤分离或抽滤分离中的其中一种或多种，洗涤方式包括使用水或/与酒精对分离后得到的固态物进行2～5次的清洗。利用持续搅拌时间范围、特定固液分离方式与特定洗涤方式的限定，使得反应更加充分，得到高纯度的氢氧化镉多孔材料，适用于工业化规模生产时灵活选择合适的方式。
关于步骤S2，有机镉盐具有疏水基团，在混合并搅拌中位于非极性镉源溶液靠近波动界面的内侧；以及，有机镉盐还具有亲水基团，在混合并搅拌中位于波动界面。利用有机镉盐的疏水基团与亲水基团，在混合与搅拌过程中，所述有机镉盐能够附着于类似水包油结构中的波动界面，以利于氢氧化镉多孔材料的湿化学反应生成。
本发明第三实施例公开一种电池阴极，包含上述方案中所述的氢氧化镉多孔材料；或者包含上述方案中所述的氢氧化镉多孔材料的制备方法制得的氢氧化镉多孔材料。
本发明第四实施例公开一种电池，包含上述方案中所述的电池阴极。
本发明第五实施例提出氢氧化镉多孔结构的低成本制备方法，包括湿化学法，特别是主要步骤如下：
步骤1，将可溶性碱溶解于极性溶剂中，配制浓度为c1的极性碱性溶液，其中c1=1～30×10-7kg/m3。
步骤2，将脂肪酸镉盐溶解于非极性溶剂中，配制浓度为c2的含镉的非极性溶液，其中c2=3～40×10-7kg/m3，脂肪酸镉的碳链长度为4～30，不饱和键的数量为0～28。
步骤3，取步骤1中配制的极性碱性溶液与步骤2中配制的非极性镉盐溶液，按照体积比n:1混合，搅拌1～24小时，其中n=0.1～100。再对得到的含有沉淀物的反应液进行固液分离和洗涤的处理，即可得到氢氧化镉多孔结构。
作为一种可低成本制备出多孔状氢氧化镉的新方法，其独特性在于：
将可溶性碱溶解于极性溶剂中，配制浓度为c1的极性碱性溶液，其中c1=1～30×10-7kg/m3；独特的可溶性碱浓度，对于调控产物形貌具有重要意义。
选用脂肪酸镉盐作为镉源，脂肪酸镉的碳链长度为4～30，不饱和键的数量为0～28；脂肪酸镉是得到多孔状氢氧化镉的关键因素之一；脂肪酸镉的碳链长度为4～30，不饱和键的数量为0～28，不仅使得脂肪酸镉的来源较为丰富，还使制备工艺更易实施且灵活。
将脂肪酸镉盐溶解于非极性溶剂中，配制浓度为c2的含镉的非极性溶液，其中c2=3～40×10-7kg/m3；独特的镉源浓度，对于调控产物形貌具有重要意义。
将配制好的极性碱性溶液与非极性镉盐溶液按照体积比n:1混合，搅拌1～24小时，其中n=0.1～100；合适的溶液比例，是制备多孔状氢氧化镉的关键因素之一。
固液分离为离心分离、过滤分离或抽滤分离；较适于工业化规模生产时灵活选择合适的方式。
通过这种新的制备方法，达到的独特效果是：
其一，对制得的目标产物分别使用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱进行表征，由其结果可知，目标产物为多孔状的氢氧化镉，晶相为六方相。
其二，对制得的目标产物使用紫外-可见光分光光度计进行表征，由其结果可知，目标产物的光学带隙为3.7eV，是典型的宽带隙半导体。
其三，制备方法简便、快速、高效，不仅制得了多孔状的六方相氢氧化镉；还有着省时、节能，绿色环保、制备成本低和易于大规模工业化生产的特点：所需原料均为普通的工业生产用原材料，即作为原料的脂肪酸镉和可溶性碱为工业级，所用极性溶剂和非极性溶剂也为工业级，并均易于获得且价格便宜。
以下以五个试验实施例结合附图作具体说明
作为镉源的碳链长度为4～30，不饱和键的数量为0～28的脂肪酸镉；作为反应物的可溶性碱；用于溶解反应物的极性溶剂以及非极性溶剂；用于洗涤产物的酒精。以上原料均为工业级。
试验实施例1制备的具体步骤为：
试验实施例1
制备的具体步骤为：
步骤1，将可溶性碱溶解于极性溶剂中，配制浓度为c1的极性碱性溶液，其中c1=5×10-7kg/m3，极性溶剂为水，可溶性碱为氢氧化钠。
步骤2，将脂肪酸镉盐溶解于非极性溶剂中，配制浓度为c2的含镉的非极性溶液，其中c2=3×10-7kg/m3，脂肪酸镉为油酸镉，非极性溶剂为甲苯。
步骤3，取步骤1中配制的极性碱性溶液与步骤2中配制的非极性镉盐溶液，按照体积比n:1混合，其中n=10，搅拌2小时。再对得到的含有沉淀物的反应液进行固液分离和洗涤的处理，即可得到氢氧化镉多孔结构，其中固液分离为抽滤分离，洗涤为使用工业酒精对分离后得到的固态产物进行2次清洗，即可得到氢氧化镉多孔结构。
试验实施例2
制备的具体步骤为：
步骤1，将可溶性碱溶解于极性溶剂中，配制浓度为c1的极性碱性溶液，其中c1=12×10-7kg/m3，极性溶剂为水，可溶性碱为氢氧化钾。
步骤2，将脂肪酸镉盐溶解于非极性溶剂中，配制浓度为c2的含镉的非极性溶液，其中c2=16×10-7kg/m3，脂肪酸镉为硬脂酸镉，非极性溶剂为甲苯。
步骤3，取步骤1中配制的极性碱性溶液与步骤2中配制的非极性镉盐溶液，按照体积比n:1混合，其中n=5，搅拌2小时。再对得到的含有沉淀物的反应液进行固液分离和洗涤的处理，即可得到氢氧化镉多孔结构，其中固液分离为抽滤分离，洗涤为使用工业酒精对分离后得到的固态产物进行2次清洗，制得了如或近似于图1、图2和图3所示，以及如图4中的曲线所示的氢氧化镉多孔结构。
试验实施例3
制备的具体步骤为：
步骤1，将可溶性碱溶解于极性溶剂中，配制浓度为c1的极性碱性溶液，其中c1=18×10-7kg/m3，极性溶剂为水，可溶性碱为氢氧化钠。
步骤2，将脂肪酸镉盐溶解于非极性溶剂中，配制浓度为c2的含镉的非极性溶液，其中c2=27×10-7kg/m3，脂肪酸镉为油酸镉，非极性溶剂为氯仿。
步骤3，取步骤1中配制的极性碱性溶液与步骤2中配制的非极性镉盐溶液，按照体积比n:1混合，其中n=10，搅拌2小时。再对得到的含有沉淀物的反应液进行固液分离和洗涤的处理，即可得到氢氧化镉多孔结构，其中固液分离为抽滤分离，洗涤为使用工业酒精对分离后得到的固态产物进行2次清洗，制得了如或近似于图1、图2和图3所示，以及如图4中的曲线所示的氢氧化镉多孔结构。
试验实施例4
制备的具体步骤为：
步骤1，将可溶性碱溶解于极性溶剂中，配制浓度为c1的极性碱性溶液，其中c1=21×10-7kg/m3，极性溶剂为水，可溶性碱为氨水。
步骤2，将脂肪酸镉盐溶解于非极性溶剂中，配制浓度为c2的含镉非极性溶液，其中c2=12×10-7kg/m3，脂肪酸镉为棕榈油酸镉，非极性溶剂为丙酮。
步骤3，取步骤1中配制的极性碱性溶液与步骤2中配制的非极性镉盐溶液，按照体积比n:1混合，其中n=0.5，搅拌10小时。再对得到的含有沉淀物的反应液进行抽滤分离，并用工业酒精对分离后得到的固态产物进行2次清洗，制得了如或近似于图1、图2和图3所示，以及如图4中的曲线所示的氢氧化镉多孔结构。
试验实施例5
制备的具体步骤为：
步骤1，将可溶性碱溶解于极性溶剂中，配制浓度为c1的极性碱性溶液，其中c1=30×10-7kg/m3，极性溶剂为甲酰胺，可溶性碱为氨水。
步骤2，将脂肪酸镉盐溶解于非极性溶剂中，配制浓度为c2的含镉的非极性溶液，其中c2=25×10-7kg/m3，脂肪酸镉为花生四烯酸镉，非极性溶剂为正己烷。
步骤3，取步骤1中配制的极性碱性溶液与步骤2中配制的非极性镉盐溶液，按照体积比n:1混合，其中n=0.1，搅拌20小时。再对得到的含有沉淀物的反应液进行固液分离和洗涤的处理，即可得到氢氧化镉多孔结构，其中固液分离为抽滤分离，洗涤为使用工业酒精对分离后得到的固态产物进行2次清洗。制得了如或近似于图1、图2和图3所示，以及如图4中的曲线所示的氢氧化镉多孔结构。
再分别选用作为碳链长度为4～30，不饱和键的数量为0～28的脂肪酸镉，如二十碳五烯酸镉、二十二碳五烯酸镉或月桂酸镉等作为镉源，脂肪酸镉浓度c1选取12×10-7kg/m3、25×10-7kg/m3或30×10-7kg/m3，极性溶剂选甲酰胺，非极性溶剂选正己烷，可溶性碱选氢氧化钠、氢氧化钾或氨水等，n以及1～24小时取符合实际生产和本专利要求的任意值，重复上述实施例1～5，同样制得了如或近似于图1、图2和图3所示，以及如图4中的曲线所示的氢氧化镉多孔结构。
性能测试
从图2的X射线衍射（XRD）图可以看出，XRD显示目标产物的衍射峰的位置与JCPDS31-0228相对应一致，表明了目标产物为纯六方相的氢氧化镉。
从图3的扫描电镜（SEM）图可以看出，目标产物为多孔状材料，孔直径为0.3～1μm。
图4a为目标产物的XPS全扫描谱，从图中可以看出Cd3d、O1s的XPS峰较强，C1s的XPS峰的出现表明目标产物表明存在吸附碳；图4b显示的XPS结果是根据样品表面吸附碳峰位进行了修正（284.8eV），图4c和图4d显示目标产物为含氧的二价镉化合物。
从图5目标产物使用紫外-可见光分光光度计进行表征的结果可以看出，图5a为目标产物的光吸收曲线及其平滑后的曲线；图5b显示利用平滑后曲线进行计算得到目标产物光学带隙为3.7eV。
显然，本领域的技术人员可以对本发明的目标氢氧化镉多孔材料及其制备方法各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种氢氧化镉多孔材料的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
制备极性碱性溶液；极性碱性溶液包含极性溶剂和溶解于极性溶剂的可溶性碱；
制备非极性镉源溶液；非极性镉源溶液包含非极性溶剂和溶解于非极性溶剂中的有机镉盐，其中有机镉盐具有4～30的碳链长度；
混合并搅拌极性碱性溶液和非极性镉源溶液，其中极性碱性溶液与非极性镉源溶液的混合体积比为n:1，n=0.1～100；持续搅拌所得混合物使所述非极性镉源溶液维持分散于极性碱性溶液中，并且极性碱性溶液与非极性镉源溶液不互溶，非极性镉源溶液的有机镉盐的镉离子位于非极性溶剂与极性溶剂之间的波动界面，以富集可溶性碱的氢氧根离子往波动界面移动，生成氢氧化镉材料沉淀物；
对得到的混合物进行固液分离和洗涤，制得氢氧化镉多孔材料；制得氢氧化镉多孔材料孔直径大于等于0.2μm；
其中，可溶性碱在极性溶剂中具有第一浓度，有机镉盐在非极性镉源溶液中具有第二浓度，所述第一浓度大于所述第二浓度；在混合并搅拌中极性碱性溶液的体积大于所述非极性镉源溶液的体积，以使分散的非极性镉源溶液被包覆在极性碱性溶液中；
第一浓度为1～30×10-7kg/m3，第二浓度为3～40×10-7kg/m3;
所述可溶性碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水的组合中的其中一种或多种；
所述有机镉盐选自于油酸镉、反油酸镉、硬脂酸镉、棕榈油酸镉、花生四烯酸镉、二十碳五烯酸镉、二十二碳五烯酸镉与月桂酸镉的组合中的其中一种或多种；
所述非极性溶剂选自于甲苯及其同系物、丙酮及其同系物、氯仿、正己烷的组合中的其中一种或多种；
所述极性溶剂选自于水、酰胺类的组合中的其中一种或多种；
所述有机镉盐具有疏水基团，在混合并搅拌中位于非极性镉源溶液靠近波动界面的内侧；以及，所述有机镉盐还具有亲水基团，在混合并搅拌中位于波动界面。
2.根据权利要求1所述的氢氧化镉多孔材料的制备方法，其特征是，在混合并搅拌极性碱性溶液和非极性镉源溶液过程中，持续搅拌时间为1～24小时，在对得到的混合物进行固液分离和洗涤过程中，固液分离方式采用离心分离、过滤分离或抽滤分离中的其中一种或多种，洗涤方式包括使用水或/与酒精对分离后得到的固态物进行2～5次的清洗。
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