表面活性剂对固相反应制备钴酸镍形貌影响的研究

表面活性剂对固相反应制备钴酸镍形貌影响的研究内容摘要：

维普资讯 http://www.cqvip.com Ｖ０１ ．２２．ＮＯ．１　 无 机 材 料 学 报　 第 ２２卷 第 １期　 Ｊｏｕｒｎａｌ 　 ｏｆ 　 Ｉ ｎｏｒｇａｎｉ ｃ　 Ｍ ａｔ ｅｒ ｉ ａｌ ｓ 　 ２００７年 １月　 Ｊａｎ． ．２００７　 文章编号：１ ０００— ３２ ４Ｘ（ ２００７） ０１ — ０ ０４０— ０５ 　 表 面 活性 剂 对 固相 反 应制 备 钻酸 镍 形 貌 影 响 的研 究　 庄 稼　，迟 燕 华 ２ ，王 栋 ２ 　 （ １．西 南 石 油 大 学 材 料 科 学 与 工程 学 院 ，成 都 ６１０５００；２．西 南科 技 大 学 材 料 科 学 与 工程 学院 ，绵 阳　 ６２１００２） 　 ’ 　 摘 要： 采 用醋酸镍 、醋酸钴 和草 酸，加入 不 同的表 面活性 剂 ，在 室温 条件 下进 行 固相化 学反 应，于 ６０。 Ｃ水浴 恒　 温 ２ ｄ，获得前 驱物；经 热分析 后 ， ６１ ０ 。Ｃ分 解．用 ＸＲＤ 、 ＳＥＭ 对 热分 解产物 进行 表征 ，获得 了多种 不同微 观 形　 貌 的 Ｎｉ Ｃｏ ｚＯ４复合 氧化 物 ．进行 了 不同 聚合 度 和不 同类 型 的表 面 活性剂 对 多种 制 备体 系 产物 形貌 影 响的 对 比实　 验 ．实验 结果表明 ，表面 活性剂 在 合成 过程 中 充当 了软摸 板剂 ，对 产物 形貌 的构 成 产生 了 明显作 用 ． 　 关 键 词 ： 钴酸镍 ；表 面活性 剂 ；固相 反 应；形 貌　 中图分类号 ： Ｏ６１ ４ 　 文献 标识 码： Ａ　 Ｐｒｅｐａｒａｔｉ ｏｎ　ｏｆ　 Ｄｉ ｆｅｒｅｎｔ 　Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ　Ｎ ｉ Ｃｏ２０ ４ 　ｗ ｉ ｔｈ　Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ 　ｂｙ　Ｓｏｌ ｉ ｄ　 Ｓｔａｔｅ　Ｒ ｅａｃｔｉ ｏｎ　 ＺＨＵＡＮＧ　Ｊｉ ａ　．ＣＨＩ　 Ｙａｎ－Ｈｕａ。．Ｗ ＡＮＧ　Ｄｏｎｇ。　 （ １ ．Ｉ ｎｓ ｔ ｉ ｔ ｕｔ ｅ 　 ｏｆ 　 Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａｌ ｓ 　 Ｓｃ ｉ ｅｎｃ ｅ 　 ｎ ｄ　 ａ Ｅｎｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ，Ｓｏｕｔ ｈｗｅ ｓ ｔ 　 Ｐｅ ｔ ｒ ｏｌ ｅｕｍ　 Ｕｎｉ ｖｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｃｈｅ ｎｇｄｕ　 ６１ ０５ ００，Ｃｈｉ ｎａ ；２ ． 　 Ｉ ｎｓ ｔｉ ｔｕｔｅ 　 ｏｆ 　 Ｍ ａｔｅｒｉ ａｌ ｓ　 Ｓｃｉ ｅｎｃｅ　 ａｎｄ　Ｅｎｇｉ ｎｅｅｒｉ ｎｇ，Ｓｏｕｔ ｈｗｅｓ ｔ 　Ｕｎｉ ｖｅｒｓ ｉ ｔ ｙ　 ｏｆ 　 Ｓｃｉ ｅｎｃｅ　 ａｎｄ　 Ｔｅｃｈｎｏｌ ｏｇｙ，Ｍ ｉ ａｎｙａｎｇ　 ６２１００２， 　 Ｃｈｉ ｎａ） 　 Ａｂｓｔ ｒａｃｔ：Ｍａｎｉ ｆ ｏｌ ｄ　ｍｉ ｘｅ ｄ　ｐｒ ｅｃｕｒ ｓ ｏｒ ｓ 　 ｗｅｒ ｅ 　 ｐｒ ｅ ｐａｒ ｅ ｄ　ｗｉ ｔ ｈ　 Ｎｉ （ ＣＨ３ＣＯＯ） ２ ・ ４Ｈ２０，Ｃｏ（ ＣＨ３ＣＯＯ） ２ ・ ４Ｈ２０， 　 Ｈ２Ｃ２０４・ ２Ｈ２０　ａｎｄ　ｄｉ ｆｅｒｅｎｔ　ｓｕｒｆ ａｃｔ ａｎｔｓ 　ｂｙ　ｓｏｌ ｉ ｄ　ｓｔａｔ ｅ　 ｒｅａｃｔｉ ｏｎ　ａｔ 　ｒｏｏｍ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｔｈｅｎ　ｔｈｅｙ　ｗｅｒｅ　ｐｕｔ　 ｉ ｎｔ ｏ　ａ　ｂａｉｎ－ ｍ ａｒｉ ｅ　ｔ ｏ　ｋｅｅｐ　２ｄ　ａｔ 　６０。Ｃ．Ａｆ ｔｅｒ　ｔｈｅｓｅ　ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ　ａｎａｌ ｙｚｅｄ　ｂｙ　ＴＧ—ＤＴＡ．ａｎｄ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄ　ａｔ　 ６１０。Ｃ，ｔｈｅ　ｐｈａｓｅ　ａｎｄ　ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ　ｏｆ 　ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍｏｌ ｙｓｉ ｓ 　ｐｒ ｏｄｕｃｔｓ　ｗｅｒｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉ ｚｅｄ　ｂｙ　ＸＲＤ，ＳＥＭ ．Ｔｈｅ　 ｎａｎｏｍｅｔｅｒ 　ｃｏｍｐｏｓｉ ｔｅ　ｏｘｉ ｄｅ　Ｎｉ Ｃｏ２０４　ｗｉ ｔｈ　ｄｉ ｆｅｒｅｎｔ 　ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ　ｗａｓ　ｏｂｔａｉ ｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉ ｍ ｅｎｔａｌ 　ｒｅｓｕｌ ｔｓ 　 ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｓｅ　 ｓｕｒｆ ａｃｔａｎｔｓ　 ａｃｔ 　ａｓ　 ｓｏｆ ｔ— ｔｅｍ ｐｌ ａｔｅｓ，ｔｈｅｙ　ｈａｖｅ　 ｅｖｉ ｄｅｎｔ　 ｅｆｅｃｔ 　ｏｎ　ｔ ｏｐｏｇｒａｐｈｙ　ｏｆ 　 ｐｒｏｄｕｃｔｓ． 　 Ｋ ｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｎｉ Ｃｏ２０４；ｓｕｒｆ ａｃｔａｎｔ；ｓｏｌ ｉ ｄ　 ｓｔａｔｅ　ｒｅａｃｔ ｉ ｏｎ；ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ　 １ 引言　 金属 铂 、铑 和钯 ，作 为 净 化 汽 车 尾气 和 消 除工 厂 废　 气 污 染 的 良好 催 化 剂 替 代 材 料 ［ ４ 】 ．在 Ｃｏ３０４等 一　 Ｎｉ Ｃｏ２ ０４是 尖 晶 石 型 结 构 的复 合 氧 化 物 ，它 能　 作 为 磁 性 材 料制 造 电子 元 器 件 和 用 做 吸波 材 料 ［ １ Ｊ ． 　 Ｎｉ Ｃｏ２ ０４在 还 原气氛 下 ，其 表 面会 出现 明 显的 Ｃｏ２ ＋　 和 氧 缺 位 ，在 石 油工 业 中可 以 作 为深 度 氧 化 活性 的　 催化剂 － ２ １ ．尖 晶石 型 结构 的 Ｎｉ Ｃｏ２ ０４还 对 氧 的 析 出　 有 较 高 的催 化 活 性 ，可 以作 为减 小析 氧 电位 、提高　 电极 稳 定 性 、降 低 能 耗 和 成 本 的优 良催化 材 料 ［ ３ Ｊ 　 ． 些 材 料 中掺入 Ｎｉ Ｃｏ２０４，能 够 改 善 其 氧 化 活性 和 扩　 大 应 用范 围 【 ５ １ ．近年 来 国 内外对 于制 备 Ｎｉ Ｃｏ２Ｏ４有　 关 问题 研 究甚 少 ，这对 于该 复 合 氧 化物 的应 用 十分　 不 利 ．选 择 不 同 的 方 法和 条 件 制 备 该 物 质 ，都 可 能　 影 响 其产 物 的 形 成 、组 分 和 性 能 ，其 中 的 原 因十 分　 复杂 － ６１ ．目前采 用 不 同方 法制 备 不 同形 貌 的材 料 尤　 其受到 人们的重视 ［ ７ ’ ８ 】 ，这是 开 发 材 料 性 质 和 功 能　 的 一 种途 径 ．本 工 作 根据 低 热 固相 反应 制 备 氧 化 物　 有 关研 究还 发 现 ，复 合 氧 化 物 Ｎｉ Ｃｏ２ ０４能够 取代 贵　 收稿 日期 ： 　 ２００６－０２－０８，收到 修改稿 日期：２００６一Ｏ４－ｌｌ 　 基 金项 目： 　 国家 自然 科学基金 （ ２０２７１０４２） 　 作 者简介 ： 　庄 稼 （１ ９５４－），男，博士 ，教授 ． 　 Ｅ－ ｍａｉ ｈ　ｚ ｊ 一 ６５６￣１６３． Ｃ Ｏ１ ＴＩ 　 维普资讯 http://www.cqvip.com １期　 庄 稼 ，等 ：表 面活性 剂对 固相 反应 制备 钴酸 镍形 貌影 响 的研 究　 的成 功 经 验 ［ ９ ￣１ ３ ］ ，运 用 多 种 表 面 活性 剂 对 Ｎｉ Ｃｏ２ Ｏ４ 　 ４１ 　 ３． ２ 前 驱 物 的 热 分 析　 在 形 成过 程 中 形 貌 受 影 响 有 所 不 同 的 结 果 进 行 了　 图 １是 加 入 ＰＥＧ． ２００表 面 活性 剂 进 行 室 温 固　 对 比 ，获 得 了 有益 的信 息 ，这 对 于 制 备 不 同形 貌 的　 相 反 应 后 所 得 到 前 驱 物 的 ＴＧ— ＤＴＡ 热 分 析 变 化 曲　 复合 氧 化 物 ，发 现 物 质 的新 用 途 具有 重要 的参 考 价　 线 图 ． 由 图 １可 见 ，在 ２３８． １。 Ｃ 左 右 有 一 个 吸 热　 峰 ，这 是 前 驱 物 失 去 吸 附 水 和 低 热 固相 反 应剩 余　 值． 　 草 酸 发 生 分 解 的 表 现 ，对 应 的 热 重 损 失 为 ２３． ０７ ％． 　 ２ 实 验部 分　 在 ３７５． ９。 Ｃ处 是 前驱 物 发 生 分解 生 成氧 化 物 的 吸热　 峰 ，并大 量 的放 出 ＣＯ２，对应 的失 重率 为 ４６． ６９％．在　 ２． １ 试 剂 与 仪 器　 Ｎｉ （ ＣＨ３ＣＯＯ） ２・ ４Ｈ２ ０、 　 Ｃｏ（ ＣＨ３ＣＯＯ） ２ ・ ４Ｈ２０ 、 　 ３７５． ９， ￣６０９． ７。 Ｃ 区 间是 两 种 氧 化 物 Ｎｉ Ｏ 和 Ｃｏ２ Ｏａ进　 一 Ｈ２Ｃ２ Ｏ４・ ２Ｈ２ Ｏ、Ｆｅ（ ＮＯ３） ２・ ９Ｈ２０、Ｚｎ（ ＮＯ３） ２・ ６Ｈ２ ０、 　 ＢａＣＩ ２、 Ｎａ２ ＳＯ４、 Ｎａ２ ＣＯ３均 为分 析 纯 ．聚 乙二 醇　 （ ＰＥＧ） 一 ２００、 ＰＥＧ一 ４００、ＰＥＧ一 ６００、十 二 醇 （ ＤＣ）、 　 十二 醇 硫 酸钠 （ ＳＤＳ）、十 二 烷 基 磺酸 钠 （ ＤＳＡ）、十　 二烷 基 苯 磺 酸 钠 （ ＳＤＢＳ），均 为 市 售 常 用 试 剂 ． 　 步 作 用 ，生成 复 合 氧 化物 的温 度 范 围．此 后体 系　 还 吸收 少 量氧 补 充 反应 ，因此 增 重 ７． ０４％，从 而得 到　 Ｎｉ Ｃｏ２０４并 恒 重 ．以此 为 依 据 确 定 ６１ ０。Ｃ为 各体 系　 混合 前 驱 物 的 热分解 温 度 ．其 他 体 系 的 热分 析 结 果　 省略． 　 热分 析 采用 德 国 ＮＥＴＺＳＣＨ公 司 的 ＳＴＡ４４９型综　 合热 分 析 仪 分析 前 驱 物 ，升 温 速 度 ２０。 Ｃ／ｍｉ ｎ；ＸＲＤ　 谱 采 用 日本 理 学 Ｄ／ｍａｘ—Ｉ Ⅱ型 ｘ 衍射 仪测 定 ； ＳＥＭ　 照片采用英国产 ｌ ｅｉ ｃ ａＳ４４０型 扫 描 电镜 测 定 ． 　 ２． ２ 复 合 氧 化 物 Ｎｉ Ｃｏ２ ０４的 制 备　 将 称 取 的量 比为 １： ２： ５的 Ｎｉ （ ＣＨ３ＣＯＯ） ２ ． ４Ｈ２Ｏ 、 　 Ｃｏ（ ＣＨ３ＣＯＯ） ２・ ４Ｈ２ ０ 和 Ｈ２Ｃ２０４・ ２Ｈ２Ｏ 放 入 玛 瑙 研　 钵 中，在 室 温条 件 下 充分 混合 均 匀 ，研 磨 ２ｈ；然后　 放 在 ６０。 Ｃ 恒 温 水 浴 下． 恒 温 ２ｄ；产 物 经 真 空抽 滤 后　 再 由蒸馏 水 洗 涤 ３次 ，自然 风 干 后得 钻 镍 混 合 草酸　 盐 前 驱物 ，放 入 干 燥 器 中保 存 ．前 驱 物 经 ＴＧ— ＤＴＡ　 ０　 １００　 ２００　 ３００　 ４００　 ５００　 ６００　 ７００　 ８００　 ９００　 Ｔｃｍｐｅｒａｔ ｕｍ／￣　 图 １ 钴 镍 混 合 前 驱 物 的 ＴＧ— ＤＴＡ 曲 线 图 （ 加 入 ＰＥＧ－ 　 ２ ００）