專利名稱：一種具有多級結(jié)構(gòu)的β-氫氧化鎳的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)化學(xué)合成領(lǐng)域，具體涉及具有多級結(jié)構(gòu)的β-氫氧化鎳的制備方法。
背景技術(shù)：
近幾年來，由于全球信息業(yè)的迅猛發(fā)展，二次電池在我們的生活中占有重要的地位。目 前廣泛使用的鎳基二次電池，如鎳氫、鎳鎘等堿性二次電池等均是采用氫氧化鎳作為正極 活性材料，因此開發(fā)高活性、高容量，綜合性能良好的氫氧化鎳材料的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)
眉、ο氫氧化鎳具有兩種不同的結(jié)構(gòu)，如α -Ni (OH)2和β -Ni (OH)20 α -Ni (OH)2層與層 之間的排列比較隨機(jī)，層之間可以插入一些陰離子基團(tuán)和水分子；而0_附(0!1)2層與層高 度導(dǎo)向性排列，層與層之間不存在插層離子。二者比較，α-Ni (OH)2具有更加優(yōu)良的電化學(xué) 性能，但是α-Ni (OH)2是一個亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，很容易轉(zhuǎn)化為β-Ni (OH)2,因此，目前鎳基二次 電池的正極主要是采用β-Ni(0H)2。因此，開發(fā)具有優(yōu)越電化學(xué)活性的β-Ni (OH)2具有重 要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備具有多級結(jié)構(gòu)的β-氫氧化鎳的方法。本發(fā)明的特征在于，具有步驟如下
1、以六水合氯化鎳為鎳源，乙二醇和水作為溶劑，常溫常壓下磁力攪拌，使六水合氯化 鎳完全溶解，得到澄清溶液；
2、將無水乙酸鈉和聚乙二醇200加入步驟1所配制的澄清溶液中，在磁力攪拌作用下， 充分混合；
3、將步驟所配制的混合溶液密封放置于聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，并將該反 應(yīng)釜置于烘箱中，以4°C /min的加熱速率升溫至140°C，并在該溫度下反應(yīng)他；
4、將步驟3反應(yīng)得到的混合物進(jìn)行離心分離，得到的固體即為β-氫氧化鎳；
5、將β-氫氧化鎳用無水乙醇清洗干凈后，在80°C的烘箱中烘干，即可得產(chǎn)品。本發(fā)明的有益效果如下
1、使用的原料易得，工藝簡單，產(chǎn)物形貌易于控制，可以合成出形狀均一的具有多級結(jié) 構(gòu)的β-氫氧化鎳；
2、本發(fā)明制備的β-Ni(OH)2,經(jīng)產(chǎn)品檢測，具有由納米片構(gòu)筑的類球狀或片狀多級結(jié) 構(gòu)，由于具有納米材料的比表面積大、表面活性高的特點(diǎn)，因而對于提高氫氧化鎳的電化 學(xué)活性具有重要意義。經(jīng)測試實(shí)施例產(chǎn)品，多級結(jié)構(gòu)氫氧化鎳首次放電容量為216 235mAh/g，具有優(yōu)越的電化學(xué)性能。


圖1是按實(shí)施例一所述方法制備的β-氫氧化鎳的掃描電子顯微鏡(SEM)照片(SEM， JEOL JSM-6360LV，加速電壓為 30kV)；
圖2是按實(shí)施例二所述方法制備的β -氫氧化鎳的掃描電子顯微鏡(SEM)照片(SEM， JEOL JSM-6360LV，加速電壓為 30kV)；圖3是按實(shí)施例三所述方法制備的β -氫氧化鎳的掃描電子顯微鏡(SEM)照片(SEM， JEOL JSM-6360LV，加速電壓為 30kV)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
在常溫常壓下將2X10—3 mol NiCl2*6H20加入15mL乙二醇和5mL去離子水組成的混合 溶液中，通過磁力攪拌，使六水合氯化鎳完全溶解，得到澄清溶液。將1.44g無水乙二醇和 0. 4g聚乙二醇200加入上述澄清溶液中，在磁力攪拌作用下，使其充分混合得亮綠色澄清 溶液。將該亮綠色澄清溶液密封放置于容積為25mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中， 并將該反應(yīng)釜置于烘箱中，以4°C /min的加熱速率升溫至140°C，并在該溫度下反應(yīng)8h。待 反應(yīng)結(jié)束后將得到的混合物經(jīng)過離心機(jī)在lOOOOr/min速率下分離lmin，將得到的綠色固 體用無水乙醇清洗5次以上，得到的固體在80°C的烘箱中進(jìn)行烘干即可得產(chǎn)品。取微量產(chǎn) 品用無水乙醇分散得懸濁液，將此懸濁液滴在掃描電子顯微鏡的樣品臺上，自然晾干，再離 子濺射鍍上一層約5nm的金屬鉬膜后，即可進(jìn)行掃描電子顯微鏡(SEM)的觀察(圖1)。通過檢測測得該產(chǎn)品均是由厚度約SOnm的納米片相互交織在一起構(gòu)筑的類球 狀多級結(jié)構(gòu)，其尺寸約3 5μπι，作為鎳氫電池的電極材料，首次放電容量為235mAh/g。實(shí)施例2:
在常溫常壓下將2X10—3 mol NiCl2*6H20加入5mL乙二醇和15mL去離子水組成的混合 溶液中，通過磁力攪拌，使六水合氯化鎳完全溶解，得到澄清溶液。將1.44g無水乙二醇和 0. 4g聚乙二醇200加入上述澄清溶液中，在磁力攪拌作用下，使其充分混合得亮綠色澄清 溶液。將該亮綠色澄清溶液密封放置于容積為25mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中， 并將該反應(yīng)釜置于烘箱中，以4°C /min的加熱速率升溫至140°C，并在該溫度下反應(yīng)8h。待 反應(yīng)結(jié)束后將得到的混合物經(jīng)過離心機(jī)在lOOOOr/min速率下分離lmin，將得到的綠色固 體用無水乙醇清洗5次以上，得到的固體在80°C的烘箱中進(jìn)行烘干即可得產(chǎn)品。取微量產(chǎn) 品用無水乙醇分散得懸濁液，將此懸濁液滴在掃描電子顯微鏡的樣品臺上，自然晾干，再離 子濺射鍍上一層約5nm的金屬鉬膜后，即可進(jìn)行掃描電子顯微鏡(SEM)的觀察(圖2)。通過檢測測得該產(chǎn)品是由厚度約IOOnm的納米片構(gòu)筑的多級結(jié)構(gòu)和納米片共同 組成，作為鎳氫電池的電極材料，首次放電容量為216mAh/g。對比實(shí)施例
在常溫常壓下將2 X 10_3 mol NiCl2-6H20加入20mL去離子水組成的溶液中，通過磁力 攪拌，使六水合氯化鎳完全溶解，得到澄清溶液。將1. 44g無水乙二醇和0. 4g聚乙二醇200 加入上述澄清溶液中，在磁力攪拌作用下，使其充分混合得亮綠色澄清溶液。將該亮綠色澄 清溶液密封放置于容積為25mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，并將該反應(yīng)釜置于 烘箱中，以4°C /min的加熱速率升溫至140°C，并在該溫度下反應(yīng)8h。待反應(yīng)結(jié)束后將得到 的混合物經(jīng)過離心機(jī)在lOOOOr/min速率下分離lmin，將得到的綠色固體用無水乙醇清洗 5次以上，得到的固體在80°C的烘箱中進(jìn)行烘干即可得產(chǎn)品。取微量產(chǎn)品用無水乙醇分散 得懸濁液，將此懸濁液滴在掃描電子顯微鏡的樣品臺上，自然晾干，再離子濺射鍍上一層約 5nm的金屬鉬膜后，即可進(jìn)行掃描電子顯微鏡(SEM)的觀察(圖3)。通過檢測測得該產(chǎn)品是厚度約150nm納米片，作為鎳氫電池的電極材料，首次放 電容量為158mAh/g。
權(quán)利要求
1.一種具有多級結(jié)構(gòu)的β-氫氧化鎳的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)、以六水合氯化鎳為鎳源，乙二醇和水作為溶劑，常溫常壓下磁力攪拌，使六水合氯 化鎳完全溶解，得到澄清溶液；(2)、將無水乙酸鈉和聚乙二醇200加入步驟1所配制的澄清溶液中，在磁力攪拌作用 下，充分混合；(3)、將步驟所配制的混合溶液密封放置于聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，并將該 反應(yīng)釜置于烘箱中，以4°C /min的加熱速率升溫至140°C，并在該溫度下反應(yīng)他；G)、將步驟3反應(yīng)得到的混合物進(jìn)行離心分離，得到的固體即為β-氫氧化鎳；(5)、將β -氫氧化鎳用無水乙醇清洗干凈后，在80°C的烘箱中烘干，即可得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多級結(jié)構(gòu)的氫氧化鎳的制備方法，其特征在于 在常溫常壓下將2 X 10_3 mol NiCl2*6H20加入15mL乙二醇和5mL去離子水組成的混合溶液 中，通過磁力攪拌，使六水合氯化鎳完全溶解，得到澄清溶液；將1. 44g無水乙二醇和0. 4g 聚乙二醇200加入上述澄清溶液中，在磁力攪拌作用下，使其充分混合得亮綠色澄清溶液； 將該亮綠色澄清溶液密封放置于容積為25mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，并將 該反應(yīng)釜置于烘箱中，以4°C /min的加熱速率升溫至140°C，并在該溫度下反應(yīng)他；待反應(yīng) 結(jié)束后將得到的混合物經(jīng)過離心機(jī)在lOOOOr/min速率下分離lmin，將得到的綠色固體用 無水乙醇清洗5次以上，得到的固體在80°C的烘箱中進(jìn)行烘干即可得產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多級結(jié)構(gòu)的氫氧化鎳的制備方法，其特征在于 在常溫常壓下將2Χ10—3 mol NiCl2*6H20加入5mL乙二醇和15mL去離子水組成的混合溶液 中，通過磁力攪拌，使六水合氯化鎳完全溶解，得到澄清溶液；將1. 44g無水乙二醇和0. 4g 聚乙二醇200加入上述澄清溶液中，在磁力攪拌作用下，使其充分混合得亮綠色澄清溶液； 將該亮綠色澄清溶液密封放置于容積為25mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，并將 該反應(yīng)釜置于烘箱中，以4°C /min的加熱速率升溫至140°C，并在該溫度下反應(yīng)他；待反應(yīng) 結(jié)束后將得到的混合物經(jīng)過離心機(jī)在lOOOOr/min速率下分離lmin，將得到的綠色固體用 無水乙醇清洗5次以上，得到的固體在80°C的烘箱中進(jìn)行烘干即可得產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有多級結(jié)構(gòu)的β-氫氧化鎳的制備方法。采用六水合氯化鎳為鎳鹽前驅(qū)體，乙二醇和水作為溶劑，無水乙酸鈉和聚乙二醇200作為添加劑，常溫常壓下磁力攪拌混合均勻后，將混合溶液置于四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓釜中，在烘箱中加熱至140℃，并保持該溫度8h。將反應(yīng)后的溶液經(jīng)過離心分離得到沉淀物，再經(jīng)過無水乙醇洗滌，放入烘箱中80℃干燥處理后，即可得具有多級結(jié)構(gòu)的β-氫氧化鎳。本發(fā)明所使用的原料易得，工藝簡單，產(chǎn)物形貌易于控制，對于研究其電化學(xué)性能具有重要意義。
文檔編號C01G53/04GK102134107SQ20111005523
公開日2011年7月27日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者沈永淼, 王偉, 王林霞, 陶菲菲 申請人:紹興文理學(xué)院