水浴法合成羟基氧化钴
水浴法合成羟基氧化钴
2014届毕业论文水浴法合成羟基氧化钴院、部：材料与化学工程学院*名：***指导教师：娄晓明职称副教授专业：无机非金属材料工程班级：材本1001完成时间：2014年5月目录湖南工学院2014届毕业设计（论文）课题任务书 (2)湖南工学院本科生毕业论文（设计）开题报告 (4)湖南工学院毕业设计(论文)工作进度检查表 (6)湖南工学院2014届毕业设计（论文）指导教师评阅表 (7)湖南工学院毕业设计（论文）评阅评语表 (8)湖工学院毕业设计（论文）答辩资格审查表 (9)湖南工学院2014届毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表 (11)摘要 (12)Abstract (13)1 .前言 (14)1.1研究背景 (14)1.2羟基氧化钴的发展现状 (17)1.3论文主要研究内容 (17)2. 水浴法合成CoOOH (18)引言 (18)2.1实验原理 (18)2.2相关的实验用品 (18)2.3相关的实验仪器 (18)2.4实验内容 (20)标准组（80℃水浴加热） (20)对照组A（70℃水浴加热） (22)对照组B（60℃水浴加热） (24)3. 试验结果处理及样品检测 (26)3.1实验结果 (26)3.2所得CoOOH的XRD谱图 (27)3.3所得CoOOH的TEM图 (28)3.4结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)湖南工学院2014届毕业设计（论文）课题任务书学院：材料与化学工程学院专业：无机非金属材料工程湖南工学院本科生毕业论文（设计）开题报告湖南工学院毕业设计(论文)工作进度检查表湖南工学院2014届毕业设计（论文）指导教师评阅表学院：材料与化学工程学院专业：无机非金属材料工程湖南工学院毕业设计（论文）评阅评语表湖工学院毕业设计（论文）答辩资格审查表注：此表中内容综述由学生填写，资格审查项目由指导教师填写。
湖南工学院2014届毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表学院：材料与化学工程学院专业：无机非金属材料工程说明：最终评定成绩＝a+b+c，三个成绩的百分比由各学院自己确定，但应控制在给定标准的10％左右。
羟基氧化钴
羟基氧化钴刚一听到“羟基氧化钴”这个名字，我就有点烦。
这玩意儿是干什么用的？能做什么东西？真不知道它有什么用，也不知道为什么要选我们去学习。
我心里有一大堆疑问。
刚开始接触羟基氧化钴，我只是感觉不好闻。
我对它唯一的印象就是：黏糊糊的、黑乎乎的，有一股刺鼻的气味。
让人看了就恶心。
其实我不喜欢羟基氧化钴，更谈不上讨厌了。
在两天的培训中，有些人叫苦连天，说这种氧化剂太难闻，不好处理。
我想，我是在反应后从溶液里分离出来的固体，怎么可能是“纯净物”呢？反正无论如何都会有残留气味。
氨气与钴粉一起加热反应生成羟基氧化钴。
氨水里含有一种叫铵根的东西，这种东西具有很强的还原性，能使指示剂变蓝，因此才被称为指示剂。
钴粉的粉末非常细小，甚至比头发丝还细，由此可见制取过程是多么困难。
在制备过程中，空气中的氮气和氢气就有可能参与反应。
另外，温度高低，金属浓度，反应时间的长短，反应条件等都会影响反应速率和产物。
因此，在实验室里经常需要用到氯水，二氧化锰和双氧水，这三样东西混合起来才能起作用。
而且因为操作步骤复杂，所以在化工厂里很少使用。
一个多月的培训终于结束了，在回家的路上我又遇到了培训老师。
她见我满脸愁容，便问：“怎么了？出了什么问题吗？”我答道：“我感觉这门课很难学！”“那为什么还要学？”她回答。
我似乎明白了什么，脸红了，说：“我们不是选拔人才嘛，难道还怕自己考不过别人吗？”“这倒也是，但你可以自学呀！”她接着说。
然而，现实并没有那么美好，一开始，我几乎是一点基础也没有，看什么都像天书，连电池都不知道该怎么连接，完全不知道基本概念是什么。
再者，教材里也没有实际操作内容，所以根本不知道从何入手。
只好硬着头皮一点一滴地学，但越往下学越费劲，最后索性放弃了。
可是回想一下，那时候学得是多么刻苦啊！即使有再大的困难也坚持下来了，把教材中的重点内容背得滚瓜烂熟，记得牢牢的。
虽然学得艰苦，但也学得轻松愉快，所以我想对所有人说：“千万不要怕吃苦，咬紧牙关，坚持学下去吧！”“别急，慢慢来，一切都会好的！。
羟基氧化钴
羟基氧化钴今天，我做了一个实验，我的这个实验让我懂得了什么叫化学。
我用实验器材把水银和高锰酸钾混合起来，发现它们有颜色差异，而且是不同的。
之后，我用双层夹子把试管夹紧，然后在中间注入红色液体。
这时候，高锰酸钾溶液因为发生化学反应就会产生紫色。
可是当红色渐渐变淡，直到变成一点都看不出来时，又会怎样呢？我非常期待。
我还不放心地用镊子夹出一点试管里的紫色粉末仔细地观察。
啊！它像极了一个小陀螺，又像一个魔术师。
不过它好像并没有魔法。
一位叔叔来了，他看见我手上拿的东西时，很奇怪：“小朋友，你手里拿的是什么呀？”我自豪地说：“这是我做的化学实验，它叫‘羟基氧化钴’。
”叔叔听了之后说：“那你知道这是干什么的吗？”我心想：肯定是个化学问题。
于是，我就告诉了叔叔。
叔叔笑了，边笑边说：“真不错！这就是做实验的收获啊！不过，光靠做实验是不行的，要善于总结和积累。
”叔叔听后，也拿起一根长玻璃棒，放进一个水槽里。
过了几分钟，玻璃棒拿出来了，我看到了另一个颜色——蓝色。
为什么会出现两种不同的颜色呢？我正在纳闷的时候，叔叔说：“这是化学反应的结果，它会有这种颜色是因为高锰酸钾的氧化性强。
”原来是这样啊！我想：每个实验的结果都不是偶然的，都是由一个小小的失误所造成的，所以，不能轻易地放弃任何一个实验，否则，连自己也不能原谅自己。
只见我双手紧握着紫色的粉末，嘴巴凑到瓶口闻了闻。
只见粉末的前端是紫色的，而下面是红色的，我猜想：它们肯定是与氧气接触的地方被氧化了。
因此，叔叔让我赶紧往上面吹气，我迅速地拧开开关，向着紫色的方向吹气。
只见粉末慢慢地冒出了热气。
我刚松了一口气，就听到叔叔大喊一声：“啊！”我心想：难道叔叔在制造毒气？只见叔叔捂着鼻子蹲在一旁，叔叔一直在咳嗽，看来他已经中毒了。
叔叔用力地吸了一下气，又猛地喷了出来，哇，那气味太难闻了！于是我转身对着窗户深深地吸了一口气，哇，太新鲜了！我情不自禁地赞叹道。
我还发现：氧气是红棕色的。
水热法纯钴的制备原理
水热法纯钴的制备原理
水热法纯钴的制备原理如下：
1. 首先准备钴盐溶液，通常使用钴(Ⅱ)盐，如氯化钴(Ⅱ)或硝酸钴(Ⅱ)。
2. 在一定的温度下，将钴盐溶液与一定量的水混合，并加入适量的稳定剂，如氧化亚氮或氢氧化钠等。
稳定剂的作用是控制反应过程中的酸碱度，调节反应速度。
3. 在密闭容器中，将混合液加热到一定的温度，通常在100以上。
在高温高压的条件下，钴盐溶液中的钴原子会与水分子发生反应，生成纯钴的化合物或氢氧化钴。
4. 经过一定时间的反应，让反应体系冷却至室温。
这样就可以得到纯钴的晶体或粉末。
需要注意的是，水热法制备纯钴需要控制好反应条件和浓度。
合适的温度、压力和稳定剂的加入量会影响反应的速度和产物的纯度。
此外，合适的晶种或模板也对纯钴的制备有一定的影响。
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摘要因为纳米材料在电学，光学和力学上的特性，世界上的许多科学家都对其产生了研究的兴趣。
第十九个世纪以来，纳米材料的研究是一个飞跃，尤其是羟基氧化物，他是由氧离子（O2-），氢氧根离子（OH-）和某些金属离子组成，以及稀土氢氧化物更是切实地应用到了我们的日常生活当中。
由氧离子、氢氧根离子（OH-）与某金属离子组成的化合物叫做羟基氧化物，也是氢氧化物转化为氧化物过程当中部分脱水的中间产物。
其中，钴的羟基氧化物现在作为一种重要的纳米材料被广泛的应用于电化学方面。
自二十世纪以来,出现了多种合成羟基氧化钴（CoOOH）的方法，无论是在国内还是国外，引起了众多科学家的兴趣。
其中所涉及到的问题就在于，大多数方法中涉及到了模板的使用，而去除模板就使得合成的步骤过于复杂，增加了成本。
为了寻找一种合成条件相对合适，步骤简易易于操作，低能耗，成本低的方法，探索CoOOH的合成方法就具有重要意义。
本论文将会利用可溶性钴盐和NaOH为原料，在H2O2作用下，使用液相沉淀法水浴合成CoOOH。
此方法不涉及模板的使用，不存在模板去除问题，污染小、步骤简易，同时，这类液相合成所需条件相对温和、易于放大，对于纳米材料的合成而言，极具应用前景。
关键字：羟基氧化钴; 纳米材料; 水浴法; 液相合成; 沉淀法AbstractDue to the application of nanometer harmonys in electrical, the application of optical, mechanical applications，many scientists in the world have a research interest in the. Since nineteenth Century, research of nano harmony is a leap,in particular,by hydroxyl, oxygen and hydroxyl oxide of metal ions, rare earth oxide and hydrogen is actually used in our daily life.Compounds In the composition of oxygen ion, hydroxyl ions and a metal ion is also called hydroxyl oxide, hydroxide into intermediate partially dehydrated oxide process. Among them, the cobalt oxyhydroxide now as an important nano harmony has been widely used in electrochemistry. Since 1900, there were many synthetic CoOOH, whether at home or abroad, to attract the interests of many scientists. There were a problem lies in most of the methods involved in the use of platen, and platen removal makes the synthetic process is too complex, The increased cost of production. In order to find a suitable synthesis conditions are relatively step is not complicated, easy operation, low energy consumption, low cost method, synthesis of CoOOH is of great significance.This paper will use soluble cobalt salt and sodium hydroxide as raw material, under the effect of H2O2, using liquid phase precipitation water bath CoOOH synthesis , the method does not need to join the template agent, tthe template removal without any problems, small pollution, step is not complicated, and the liquid phase synthesis required relatively mild, easy to enlarge, and for the synthesis of nano harmony, has broad application prospects.Keywords:CoOOH ; Liquid-Phase Synthesis; Water Bath Method; Nano harmony;Precipitation1 .前言1.1研究背景自第十九世纪初到第二十一世纪的现代化学，自1869年门捷列夫提出的元素周期表以及1803年，道尔顿使用当时已掌握的一些分析数据，提出的原子论等在原子层次上的了解和研究化学，飞跃到21世纪分子水平的了解和研究，其中有对化学键本质、分子间相互作用的强弱、结构与功能关系的认识等[1]。
作为以纳米尺度结构为对象的纳米化学。
当物质尺寸处于纳米量级时，就会产生异于原子、分子、又异于块体材料的特别的磁力学上的，力学上的，电学上的，光学上的以至生物学等科学上的性质[2]。
所谓的“人造原子”就是由形状和尺寸相似的纳米粒子作为结构基元组成的新的功能结构[3]。
由纳米粒子(nano particle)组成的纳米颗粒材料（或称为超微粒材料）。
纳米粒子（或称为超微颗粒），通常指尺寸在1～100纳米之间的粒子，是处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，如此的系统不是典型的微观系统更不是非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应[4]。
当人们将宏观物体细分成纳米颗粒之后，它将表现出跟原有的具有巨大差异的特性。
按照维度不同的约束，纳米材料可分为三种：①零维，就如纳米团簇和纳米颗粒这类物质，它们在空间三维尺度内都受到了约束[5]；②一维，就如纳米管、纳米带、纳米线这类材料，在空间之中只有二维在纳米尺度受到了约束[6]；③二维，就如超薄膜、超晶格、多层纳米结构等，在空间之中唯有一维在纳米尺度受到了约束[7]。
因为这些单元具备量子性质，所以对零维也叫做量子点、一维也叫做量子线、二维也叫做量子阱[8]。
如何用化学技术措施在纳米尺度下对物质的尺寸和物质的维度进行调控以及控制其构成，进而实现改变它的物理化学性质，就是纳米化学的问题所在[9]。
羟基氧化物是由氧离子（O2-）、氢氧根离子（OH-）与某金属离子组成的化合物，也是氢氧化物转化为氧化物过程当中部分脱水的中间产物[10]。
大量羟基的存在羟基氧化物的表面与外界分子易于结合的独特结构，比表面积也较大，其作为载体能大幅提高负载功能单元的分散性，增加其反应活性位点，本身具备一些优点，如对某些分子优良的催化活性，有优良的亲水性、孔结构等[11]。
其中，钴的羟基氧化物现在作为一种重要的纳米材料被广泛的应用于电化学方面。
为了在目前的条件下寻找合适的反应条件．操作简易容易，适用范围广的制备新方法，对其合成方法进行研究尤为重要[12-14]。
本文的研究对象主要为钴的羟基氧化物。
单就钴本身的性质，纯的钴是很标准的金属色（银白色），质地较硬，拥有不错的延展性，铁的硬度以及延展性都比钴要差，但是钴的磁性却没有铁好，不过钴是能增加铁的磁性的唯一元素。
钴与钐(Sm),镍(Ni)、铝(Al)等共熔能够得到磁性非常好的合金钢。
钴的合金在高温下仍能保持其原有的强度和其他有价值的性质。
钴属于磁性物质，它拥有所有的金属与合金中最高的居里点，高达1121摄氏度[15-16]。
球形钴粉末钴的氧化物有三种：氧化亚钴(CoO)、四氧化三钴(Co3O4)和氧化钴(Co2O3)[17]。
氧化钴(Co2O3)是钴的高价氧化物，它是一种黑色无定形粉末，加热时会生成四氧化三钴(Co3O4)[18]。