内蒙古科技大学本科生毕业论文
题。氢氧化镍样品的堆积密度除受颗粒粒径大小及结晶致密程度的影响外，还会受到颗粒粒径分布的影响，而反应过程中pH值的稳定性将直接影响颗粒粒径的分布状况，因此，为得到粒径分布比较适中的氢氧化镍产品，反应过程中应严格控制pH值的波动，使反应在较为稳定的pH条件下进行。
1.7 国内外研究现状
目前，人们以采用一系列的方法成功制备出了多种形貌的Ni(OH)2，如纳米片状、纳米管、纳米棒、空心球、饼状、花瓣状等。以水热法制备Ni(OH)2的国内外研究现状如下：
傅小明，刘照文[23]以硝酸镍为镍源，浓氨水为沉淀剂，以水热法合成花瓣状β-Ni(OH)2球和β-Ni(OH)2 纳米片，方法简单易行。利用X射线衍射(XRD)和热场发射扫描电子显微镜(SEM)分别对合成试样进行物相和形貌分析，结果表明，在pH为9.0、反应时间为48h条件下，低温(180℃)有利于合成花瓣状β-Ni(OH)2球，高温(240℃)有利于合成β-Ni(OH)2 纳米片。
陈益宾，张细华[24]以NiCl2·6H2O和NaOH为原料，在水热条件下制备了氢氧化镍纳米材料，运用X射线衍射仪(XRD)对样品进行了表征，探索了反应温度、反应时间、PH 值、表面活性剂等因素对氢氧化镍晶粒的影响。结果表明：采用水热法可以成功合成β相氢氧化镍纳米材料，其颗粒大小在12nm到29nm之间，粒径大小受反应条件的影响。
Dong[25]通过水热手段在仅含有NiSO4和NaOH的水热环境下，制备了具有线状、带状纳米结构的α-Ni(OH)2和六角片状的β-Ni(OH)2。研究表明，反应物配比不仅会影响纳米Ni(OH)2的形态，还决定了产物的晶型。
Sun[26]进一步研究了OH-和SO42-对水热合成Ni(OH)2纳米结构的影响，结果
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显示在无SO42-的水热环境下，OH-含量的增加能够直接影响Ni(OH)2形貌由片状向颗粒状过渡，而SO42-的加入将有利于Ni(OH)2纳米线的产生。
朱振峰，魏娜[27]等以六水合硝酸镍为镍源，尿素为水解控制剂及乙二醇为表面活性剂，采用微波水热法成功合成具有不同形貌的Ni(OH)2微球。
赵风云，高卿[28]以乙酸镍溶液和氢氧化钾溶液位原料，采用微反应器技术对制备纳米氢氧化镍进行研究，考察反应物浓度、流速、和反应温度对纳米氢氧化镍颗粒粒径的影响。
1.8 文献总结
在对Ni(OH)2性能的研究的逐步深入和对纳米材料研究的飞速发展下，纳米Ni(OH)2的制备方法为电极的发展提供了新的研究方向并引起了人们的日益重视。虽然近年来纳米Ni(OH)2电极的研究取得了一定的进展，但其制备方法都不同程度地存在缺憾，而且其实用性研究也有待进一步提高。Ni(OH)2之所以有良好的电催化性能，是因为镍原子具有空原子轨道，可以接受别的原子或基团所提供的电子形成中间体，过程中电子的得失或转移，这就导致了镍原子良好的电催化性能。研究中制备各种形貌的纳米Ni(OH)2，有球形、片状、棒状等影响因素主要有温度、pH值、添加剂的种类和用量、搅拌速度等。
对镍电极性能的改进可以从两个方面着手。一方面，选择合适的工艺条件合成比容量和其它性能较高的氢氧化镍；另一方面，可通过寻找合适的添加热，对氢氧化镍进行掺杂和表面改性处理。添加剂的研究不仅能有效提高镍电极的电化学性能，而且对添加剂作用机理的研究有助于揭示镍电极的反应历程，深入了解电极结构、组成与性能的内在关系。因此，镍电极添加剂的研究始终是一个活跃的研究方向。添加剂对镍电极的作用大体上有四方面：(1) 提高镍电极的活性物
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质利用率：(2) 提高镍电极的放电电位；(3) 提高镍电极的使用寿命；(4) 改善镍电极在宽温度范围内的使用性能和大电流放电能力。
1.9 本文工作和实验方案
本文工作是以水热合成反应法制备纳米氢氧化镍及其表征[29]。水热合成是指温度为100～1000 ℃、压力为1MPa～1GPa条件下利用水溶液中物质化学反应所进行的合成。在亚临界和超临界水热条件下，由于反应处于分子水平，反应性提高，因而水热反应可以替代某些高温固相反应。又由于水热反应的均相成核及非均相成核机理与固相反应的扩散机制不同，因而可以创造出其它方法无法制备的新化合物和新材料。
它的优点：所的产物纯度高，分散性好、粒度易控制。
本实验中所用试剂有六水合硝酸镍Ni(NO3)2·6H2O、尿素、氢氧化钠和无水乙醇，所有试剂均为分析纯(A.R.)级，实验用水均为去离子水。
首先称取0.70g六水合硝酸镍，加入到120mL去离子水中（溶液浓度为0.02mol/L），搅拌至溶解，溶液呈浅绿色；再向混合溶液中加入0.14g尿素溶液(此时硝酸镍与尿素物质的量比位1:1)；然后再向混合体系中缓慢滴加0.1mol/L NaOH并不断搅拌至pH为碱性。最后将混合溶液转入带聚四氟乙烯衬底的反应釜中，在电热恒温箱中170℃水热反应18小时，反应结束后将水热釜自然冷却至室温，得到浅绿色沉淀，沉淀经去离子水、乙醇多次洗涤，并在80℃真空干燥12h，即可获得最终产物。
本实验是以硝酸镍为镍源，采用尿素为沉淀剂，水热合成法制备纳米Ni(OH)2，主要侧重于材料的制备，并对纳米氢氧化镍粉体进行了研究，以结构的表征为主要评价标准，采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）测试了制备样品的相结
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构、微观形貌和电化学性能。系统考察了镍和尿素摩尔比对制备产物的晶型结构、颗粒形貌，得到了最佳的反应条件，为纳米结构氢氧化镍材料的开发提供基础。考察加入氢氧化钠对纳米氢氧化镍的影响。并考虑分别以尿素和氨水作为沉淀剂对制备纳米级氢氧化镍结果和性能的影响。
1.10 研究目的及意义
随着合成的纳米Ni(OH)2的晶粒尺寸减小，其质子的传递系数会增大，且放电的电位和容量也都会适当的提高。在纳米Ni(OH)2技术中存在一定的缺点在制备氧氧化镍纳米材料的过程中存在的问题[30]有:(1) 产物洗漆困难且干燥时易团聚，(2) 氧氧化镍的堆积密度低；作为电极活性材料的纳米氢氧化镍的性能方面的问题有:(3) 氢氧化镍纳米粒子和导电剂的粒子的尺寸比例不匹配，(4) 晶粒之间的电阻较大。合成的片状氧氧化镍纳米材料，因为质子的扩散通道在该层的层间，因此会导致材料的电化学活性不会很好，在纳米氢氧化镍的制备工艺中，还有许多问题有待研究，如制备的球形的氢氧化镍的最佳尺寸；当晶粒的尺寸想降到何种程度，循环性能下降；在纳米氢氧化镍材料中掺杂何种物质，能更好的提高其性能等。进一步解决纳米氧氧化镍中存在的各种问题，以充分发挥纳米氢氧化镜材料的性能优势，对将来的科学研究和科技发展都有着很重要的作用。
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第二章 纳米Ni(OH)2的制备
2.1 实验仪器及药品
2.1.1 实验仪器
本实验所用的主要实验仪器见表2.1
表2.1 实验仪器和设备
仪器与设备 电热恒温干燥箱 电热鼓风干燥箱
离心机 PH计 水热反应釜 电子天平 扫描电子显微镜 X射线衍射仪
型号 WHL-30B WGL-230B
800 PB-10 KH-150 SQP S-3400N D8 ADVANCE
生产厂家
天津市泰斯特仪器有限公司 天津市泰斯特仪器有限公司 江苏省金檀市荣华仪器制造有限公司 赛多利斯科学仪器（北京）有限公司
济南恒化科技有限公司
赛多利斯科学仪器（北京）有限公司 日立高新技术（上海）国际贸易有限公司
德国Bruker 公司
水热反应釜又称聚合反应釜，消解罐，高压消解罐、高压罐、反应釜、压力溶弹，水热合成反应釜、消化罐、水热合成釜、实验用反应釜。
水热反应釜是一种能分解难溶物质的密闭容器。可用于原子吸收光谱及等离子发射等分析中的溶样预处理；也可用于小剂量的合成反应；还可利用罐体内强酸或强碱且高温高压密闭的环境来达到快速消解难溶物质的目的。在气相、液相、等离子光谱质谱、原子吸收和原子荧光等化学分析方法中做样品前处理。可在铅、
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