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基本信息

項(xiàng)目名稱：
不同形貌Ni(OH)2的可控合成及相關(guān)性能研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本文采用溶劑熱法成功合成了棒狀和球狀β-Ni(OH)2，對(duì)產(chǎn)物的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征?？疾炝藢?shí)驗(yàn)條件，如反應(yīng)溫度、時(shí)間等，對(duì)產(chǎn)物形貌的影響，并初步討論了其形成機(jī)理。該合成方法簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和。 同時(shí)，我們將各種形貌的Ni(OH)2 經(jīng)退火處理得NiO，研究了不同形貌的NiO對(duì)活性染料的吸附性能的強(qiáng)弱，得到花狀的樣品具有優(yōu)良的吸附性能?？赏诠I(yè)染料廢水的處理上獲得應(yīng)用。
詳細(xì)介紹：
本文采用溶劑熱法成功合成了棒狀和球狀β-Ni(OH)2，用X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)分別對(duì)產(chǎn)物的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征。以掃描電子顯微鏡(SEM)為表征手段，考察了實(shí)驗(yàn)條件，如反應(yīng)溫度、時(shí)間等，對(duì)產(chǎn)物形貌的影響，并初步討論了其形成機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在反應(yīng)溫度為130 ℃時(shí)，產(chǎn)物為微米棒，140 ℃時(shí)產(chǎn)物為微米花， 170 ℃時(shí)產(chǎn)物為微米管，反應(yīng)溫度升高至190 ℃時(shí)，產(chǎn)物為由納米片構(gòu)筑的球狀結(jié)構(gòu)。該合成方法簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和，是合成納米材料的一種有效方法。 我們將各種形貌的Ni(OH)2 經(jīng)退火處理得NiO，然后用20mg/L的活性染料來(lái)模擬廢水，考察了用量、時(shí)間、PH值和溫度等因素對(duì)不同的形貌NiO微觀吸附脫色性能的影響，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析說(shuō)明和探討。結(jié)果表明棒狀和球狀的NiO均不具備相應(yīng)的吸附脫色能力，而花狀和管狀的NiO由于具有較大的比表面積，較高的吸附親合勢(shì)，良好的機(jī)械強(qiáng)度，在對(duì)于活性染料的吸附方面表現(xiàn)出較強(qiáng)的吸附能力。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

本作品旨在探索簡(jiǎn)單易控的Ni(OH)2的合成路徑，尋求更理想的，具有較高應(yīng)用價(jià)值的氫氧化鎳微觀形貌，為鎳系列電池的發(fā)展注入活力。另外，關(guān)于不同形貌的Ni(OH)2退火處理后的NiO的微觀吸附性能的研究，在活性染料廢水處理上有一定的應(yīng)用前景。 本作品采用溶劑熱法，通過(guò)改變反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間可控地合成了棒狀、管狀、球狀和花狀的氫氧化鎳。并研究了對(duì)應(yīng)形貌的NiO的微觀吸附性能。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

Ni(OH)2常作為鎳系列電池的正極材料活性物質(zhì)，其特點(diǎn)是比表面積大，質(zhì)子擴(kuò)散快，擴(kuò)散路徑短，電化學(xué)活性大。對(duì)于微/納米材料如棒狀、管狀、球狀及花狀Ni(OH)2，是一類在空間上既具有納米尺寸，又具有宏觀尺度的材料，因而是研究電子傳輸行為的理想系統(tǒng)。 本合成方法簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)物形貌易控。其中花狀產(chǎn)物經(jīng)高溫退火處理，能有效吸附有機(jī)活性染料，這對(duì)于處理印染工業(yè)的廢水，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

由于棒狀、管狀、球狀及花狀Ni(OH)2微納米材料具有大的比表面積、優(yōu)良的反應(yīng)活性等特性在介觀領(lǐng)域和納米器件研究方面有著重要的應(yīng)用前景。而直接影響電池性能正極活性材料的可控合成，將對(duì)堿性電池的發(fā)展注入新的活力，有助于尋找優(yōu)良的電極材料。各種形貌的微觀粒子退火后做了吸附性能的研究，結(jié)果表明，花狀NiO具有相當(dāng)好的吸附活性染料的能力，在工業(yè)凈水，環(huán)境保護(hù)方面具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

學(xué)術(shù)論文摘要

本文采用溶劑熱法成功合成了棒狀和球狀β-Ni(OH)2，用X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)分別對(duì)產(chǎn)物的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征。以掃描電子顯微鏡(SEM)為表征手段，考察了實(shí)驗(yàn)條件，如反應(yīng)溫度、時(shí)間等，對(duì)產(chǎn)物形貌的影響，并初步討論了其形成機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在反應(yīng)溫度為130 ℃時(shí)，產(chǎn)物為微米棒，140 ℃時(shí)產(chǎn)物為微米花， 170 ℃時(shí)產(chǎn)物為微米管，反應(yīng)溫度升高至190 ℃時(shí)，產(chǎn)物為由納米片構(gòu)筑的球狀結(jié)構(gòu)。該合成方法簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和，是合成納米材料的一種有效方法。 我們將各種形貌的Ni(OH)2 經(jīng)退火處理得NiO，然后用20mg/L的活性染料來(lái)模擬廢水，考察了用量、時(shí)間、PH值和溫度等因素對(duì)不同的形貌NiO微觀吸附脫色性能的影響，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析說(shuō)明和探討。結(jié)果表明棒狀和球狀的NiO均不具備相應(yīng)的吸附脫色能力，而花狀和管狀的NiO由于具有較大的比表面積，較高的吸附親合勢(shì)，良好的機(jī)械強(qiáng)度，在對(duì)于活性染料的吸附方面表現(xiàn)出較強(qiáng)的吸附能力。

獲獎(jiǎng)情況

2011年2月25日發(fā)表于《廣東化工》。

鑒定結(jié)果

審核通過(guò)，同意發(fā)表。

參考文獻(xiàn)

中文科技期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)（維普） 中國(guó)知識(shí)資源總庫(kù)——CNKI 系列數(shù)據(jù)庫(kù)

同類課題研究水平概述

納米晶的物理化學(xué)性質(zhì)強(qiáng)烈地依賴于粒子的尺寸和形狀，因而合成形貌可控的納米晶已成為一個(gè)重要的研究方向。氫氧化鎳Ni(OH)2作為二次電池的電極材料而受到人們重視。用于電池電極材料的球形Ni(OH)2粉一般通過(guò)化學(xué)沉淀法制備，即在均勻的堿性溶液中水解鎳鹽以獲得沉淀。這樣制得的粒子通常都不是納米量級(jí)。因而，研究納米Ni(OH)2的合成很有必要。 進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Ni(OH)2的電化學(xué)活性，本質(zhì)上決定于其微觀結(jié)構(gòu)Ni(OH)2。在電極中的填充密度與其表面形貌有很大關(guān)系。球形氫氧化鎳具有較高的堆積密度，是同類課題研究的熱點(diǎn)，而其他形貌的研究相對(duì)較少。因此系統(tǒng)地研究Ni(OH)2的活性、堆積密度、結(jié)構(gòu)與形貌以及它們之間的相互關(guān)系，不但對(duì)于我國(guó)迅速發(fā)展的MH-Ni電池正極的研制與開(kāi)發(fā)是必不可少，而且對(duì)于電極材料Ni(OH)2以及Ni(OH)2電極的制備，都具有十分重要的指導(dǎo)意義。 傳統(tǒng)的制備氫氧化鎳方法包括，化學(xué)沉淀法，靜電紡絲法，溶膠一凝膠法，水熱法，電沉積法，微波法。 另外，國(guó)內(nèi)有報(bào)道介孔氧化鎳的研究，納米級(jí)NiO因晶粒尺寸小、比表面積大、化學(xué)活性高、具有良好的熱敏和氣敏等特性而在功能陶瓷、催化劑、玻璃、電極材料、涂料、熱敏元件、氣敏元件、電子元件等方面的用途得到擴(kuò)大表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能和電學(xué)性能。在吸附方面也主要是和一些其他金屬氧化物摻和形成復(fù)合材料，對(duì)于NiO單獨(dú)吸附的方面的研究，未見(jiàn)報(bào)道。
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