钴酸镍复合氧化物的电化学性能研究(3)
八面体之间彼此共边，其中吹冰条边是填满的八面体共用，另吹冰条边与未填满的
八面体共用。由于没有阴离子在八面体之间，因此八面体距离比较短，这样尖
晶石中电导主要是通过电子在八面体之间的迁移产生的。
目 前 作 为 析 氧 电 催化剂研究的尖晶石型氧化物包括钴尖晶石如
Co3O4、NiCo2O4 等，铁氧体如 Fe3O4、NiFe2O4、CoFe2O4、CoFe2-xNixO4 等[1]
。
其中，NiCo2O4 的反尖晶石结构中同时含有 Ni
等不同
价态（有研究者认为还可能含有 Ni
4+
、Co4+
） ，因此在析氧反应时能够产生高
价的中间态钴化合物，并且通过 Co3+
电对来传递氧化还原反
应的电子。Co 的电对和 Ni 的电对都具有很强的电催化能力。因而，NiCo2O4
相比于上述其它材料，具有更强的电催化能力，能够高效率地催化“析氧反应”
（OER, oxygen evolution reaction）的发生和催化水的电解。NiCo2O4 被研究者
普遍认为是目前最有希望替代传统的镍金属的阳极材料。
从粉体制备的角度出发， 要求尖晶石具有大的表面积以及良好的结晶状况。
表面积越大，则参与催化反应的有效尖晶石表面越多，性能越好。
所以此类尖晶石不能象铁氧体一样可以利用常规的高温固相反应方法来合
成，能够适用的合成方法主要为低温湿化学的方法。目前尖晶石氧化物制备方
法主要有：
（1）金属盐热分解
这是目前制备钴尖晶石较常用的方法。该方法工艺过程简单快捷。将金属
硝酸盐或者氯化物按照化学计量比混合、 研磨混合或者配制成一定浓度的溶液，
然后经浓缩干燥后在一定温度下将其煅烧分解而得到尖晶石。
Faria
[2]
等以异丙醇为分散介质，在 400℃左右制备了 NixCo3-xO4 尖晶石。
尖晶石的 BET比表面积最大达到了 39m2
/g。
（2）喷雾热解法
应用喷雾热解法可使产品的成分均匀一致。它使用雾化设备在一定的压力
下将配制好的溶液均匀的喷涂在具有一定温度的基体表面上，经干燥、煅烧后
得到尖晶石。它是方法（1）的改进工艺。
（3）共沉淀法（先驱体分解法）
与热分解法相比，先驱体分解法具有计量准确、杂质含量少、分解温度低、
产物比表面积大等优点。作为沉淀剂使用的物质有强碱 NaOH、KOH等，弱
碱 Na2CO3、氨水等以及草酸等。金属离子按化学计量配比配制成溶液，加入
过量的沉淀剂，充分沉淀后过滤、洗去多余沉淀剂就得到先驱体。将先驱体干
燥后在一定温度下煅烧得到尖晶石。
（4）溶胶凝胶法
将一定配比的金属醇盐或乙酰丙酮盐溶液与乙醇或醋酸溶液混合搅拌，使
其形成溶胶，继续使溶剂挥发，进而形成凝胶。将得到的凝胶干燥后进行煅烧
得到尖晶石。
（5）冷冻干燥法
将一定配比的硝酸盐混合溶液喷雾分散在液氮中使其急剧固化，固化后的
产品在真空中升华，最后在一定温度下煅烧。 1.1.2 钴酸镍的性质
尖晶石结构NiCo2O4，即钴尖晶石，钴尖晶石是一种热不稳定的物质。超
过一定的温度（一般在 400℃-600℃ ）时，就会开始部分分解成简单氧化物和
另一富含钴的尖晶石结构。
因此这不仅限制了钴尖晶石只能在低温（<400℃）时应用，而且其合成方
法也不能够采用传统陶瓷的高温固相反应法。
作为半导体型氧化物，另一个被人们关注的内容就是其电性能，包括导电