CN103722180B - 一种超细单质镍粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种超细单质镍粉的制备方法，涉及一种镍粉的制备方法，包括以下制备步骤：将反应物料加入到反应器中，将反应器加热到100～350℃，压力达到0.1～30MPa，并在该状态下保持0.05～2h，在温度不变的条件下，将反应器的压力降至0～2MPa，并滤出溶剂，停止加热，冷却至室温，取出产物，经超声分散、洗涤、真空干燥后得到超细单质镍粉末。该制备反应时间短、反应温度较低、无污染；整个过程工艺简单；制备方法对原料的适用性强；所用原料廉价；制备产物易分离，所得的单质镍粒径可控、分散性好。

Description

一种超细单质镍粉的制备方法

技术领域

本发明涉及一种镍粉的制备方法，特别是涉及一种超细单质镍粉的制备方法。

背景技术

超细材料是20世纪80年代中期发展起来的新型功能基础材料。在力学、电学、磁学及化学、化工、航天等领域具有极大的应用价值。超细镍粉作为超细金属粉体的一种，具有尺寸小、表面能高、比表面积大等纳米材料的特点，此外还具有良好的导电性和磁性，故在许多方面都表现出比其它常规尺寸材料更好的优良特性。这些性质使其在冶金、电子、化工、航天及国防研究等领域表现出极广的应用前景。目前，超细镍粉的制备方法有许多，包括水热法（Chem.Lett,2001,11:1936-1940）、微乳液法（Chem.Mater.,2000,12(5):1354-1360）、水合肼还原法（高校化学工程学报,2004,18(4):515-518）、多元醇还原法（功能材料,2008,39(3):499-502）、沉淀法（贵阳金筑大学学报,2001,6:115-118）、软模板法（江南大学学报(自然科学版),2007,6(2):234-238）等。文献(Eng.Chem.Res.2012,51,7853-7858)报道了通过水热条件下水解纤维素还原氧化镍制备超细镍的方法。此外，很多发明专利也公开了制备超细镍粉体的方法（CN1765550A、CN1765550A、CN101856725A、CN102091789A、102909383A、CN102489718A、CN102689016A）。上述这些方法虽然实现了超细镍粉的化学制备，但也存在一些问题，如采用水热法制备的镍粉晶型不好，微乳液法需要添加表面活性剂和助表面活性剂，成本较高，水合肼还原法中的水合肼为剧毒物质，多元醇还原法所需反应时间较长，沉淀法需要加入沉淀剂，软模板法需要煅烧除去模板，后续工作量大，操作繁琐。

综上所述，亟需开发一种简单易行、低成本的超细镍粉制备方法。本发明以廉价易得的氧化镍、乙酸镍、硝酸镍、碳酸镍、碱式碳酸镍为前驱物，采用超（近）临界低碳醇流体进行超细镍粉的制备。该方法工艺简单、成本低、产物纯度高、产物粒径可控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超细单质镍粉的制备方法，该方法在超（近）临界流体体系中制备超细镍粉，反应时间短；制备方法对原料的适用性强；所用原料廉价；制备产物易分离，所得的单质镍粒径可控、分散性好。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种超细单质镍粉的制备方法，所述方法包括如下制备步骤：

（a）将镍基前驱物加入到反应器中，将反应器内的空气排出，然后向反应器里加入溶剂介质；

（b）加热反应器至100～350℃，反应压力达到0.1～30MPa，并在该状态下保持0.05～2h；

（c）在温度不变的条件下，将反应器的压力降至0～2MPa，并滤出溶剂；

（d）停止加热，将反应器冷却至室温，取出反应器内的固体粉末，经超声分散、洗涤、真空干燥即得到超细单质镍粉末。

所述的一种超细单质镍粉的制备方法，步骤（a）所述的镍基前驱物包括氧化镍、乙酸镍、硝酸镍、碳酸镍、碱式碳酸镍中的一种或几种混合物；步骤（a）所述的溶剂介质包括甲醇、乙醇、丙醇中的一种或两种混合物。

所述的一种超细单质镍粉的制备方法，所述步骤（b）所述的温度100～350℃，以200～300℃为优；所述的反应器压力为0.1～30MPa，以0.2～20MPa为优；所述反应时间0.05～2h，以0.1～1h为优。

所述的一种超细单质镍粉的制备方法，所述步骤（c）所述的降低反应器的压力至0～2MPa，所用降压时间为0.05～1.5h。

本发明中，所用溶剂介质在反应温度和压力条件下，处于近临界（Sub-Critical）或超临界（Super-Critical）状态，使得整个还原反应在近临界或超临界介质中进行，增大反应速率，减小反应时间。

本发明的优点与效果是：

本发明在超（近）临界流体体系中制备单质镍粉，反应时间短、反应温度低；整个过程工艺简单；制备方法对原料适用性强；制备过程产品容易分离；所得产物较纯、无需煅烧处理、粒径可控。

附图说明

图1为制得的单质镍粉的XRD谱图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步详述。

该制备方法的操作步骤为：

首先将氧化镍或镍盐加入到反应器中，将反应器内的空气排出，然后向反应器中加入溶剂介质，对反应器进行加热，使温度达到100～350℃、压力为0.1～30MPa，并在该状态下保持0.05～2h；然后保持温度恒定的状态下，在0.05～1.5h内，释放反应器内的压力至0～2MPa，将反应器冷却至室温，取出反应器内的固体粉末，经超声分散、洗涤、真空干燥即得到超细单质镍粉末。其中原料为氧化镍、乙酸镍、硝酸镍、碳酸镍、碱式碳酸镍中的一种或几种混合物；溶剂介质包括甲醇、乙醇中的一种或两种混合物；反应温度控制在100～350℃；反应压力控制在0.1～30MPa，反应时间控制在0.05～2h；释放反应器内压力的时间控制在0.05～1.5h。以下为具体实施方案。

实施例1:

取6.0g乙酸镍置于容积为0.15L的反应器中，将反应器密闭后抽真空至0.01MPa，加入100g甲醇后，加热反应器至180℃，压力为8.4MPa，然后在该条件下反应0.6h，反应结束压力降至0.1MPa，冷却至室温后，取出反应器内的产物，超声振动5分钟，分别用去离子水、无水甲醇洗涤三次，在60℃下真空干燥，所得产物为1.4g。

实施例2:

将水合硝酸镍（4.0g）加入到耐压反应器中，并将反应器内的空气抽出，加入60g乙醇后，将反应器升温至235℃，压力为12.0MPa，在该条件下保持1h，然后在0.5h内将压力降至1.3MPa，降温冷却后，取出反应器内的产物，超声分散后，依次用去离子水、无水甲醇洗涤数次，真空干燥，所得产物为0.75g。

实施例3:

向耐压反应器中加入12.6g氧化镍，并将反应器内压力减小至0.01MPa，加入50g甲醇和50g乙醇后，加热反应器至300℃，压力为28.0MPa，然后在该条件下反应0.1h，在0.05h内将压力降至0.5MPa，冷却至室温后，取出反应器内的产物，超声振动5分钟，依次用去离子水、甲醇洗涤后，在80℃下真空干燥，所得产物为9.3g。

实施例4:

称量8.3g碳酸镍加入到反应器中，排尽反应器内的空气后，加入甲醇60g，将反应器加热至280℃，压力为16.0MPa，在该条件下保持0.5h，然后将反应器压力降至2MPa，冷却至室温后，取出反应产物，超声振动5分钟，并用去离子水、无水甲醇洗涤后，于60℃下进行真空干燥，得到3.8g产物。

实施例5

将碱式碳酸镍（9.0g）装入0.15L反应器中，将反应器密闭后抽真空至0.01MPa，加入100g甲醇后，加热反应器至260℃，压力为18.0MPa，然后在该条件下反应1.3h，反应结束在1.2h内压力降至0.2MPa，冷却至室温后，取出反应器内的产物，超声振动5分钟，分别用去离子水、无水甲醇洗涤三次，在60℃下真空干燥，所得产物为1.0g。

实施例6:

取3.3g乙酸镍和2.0g硝酸镍置于耐压反应器中，将反应器密闭后排尽其中的空气，加入20g甲醇后，加热反应器至200℃，压力为4.5MPa，然后在该条件下反应0.2h，反应结束压力降至1.9MPa，冷却后取出反应产物，超声分散10分钟，用去离子水和甲醇洗涤三次，真空干燥得到1.9g产物。

Claims (2)

1.一种超细单质镍粉的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下制备步骤：

（a）将镍基前驱物加入到反应器中，将反应器内的空气排出，然后向反应器里加入溶剂介质；

（b）加热反应器至200～300℃，反应压力达到0.2～20MPa，并在该状态下保持0.1～1h；

（c）在温度不变的条件下，将反应器的压力降至0～2MPa，并滤出溶剂；

（d）停止加热，将反应器冷却至室温，取出反应器内的固体粉末，经超声分散、洗涤、真空干燥即得到超细单质镍粉末；

所述步骤（c）所述的降低反应器的压力至0～2MPa，所用降压时间为0.05～1.5h。

2.根据权利要求1所述的一种超细单质镍粉的制备方法，其特征在于，步骤（a）所述的镍基前驱物包括氧化镍、乙酸镍、硝酸镍、碳酸镍、碱式碳酸镍中的一种或几种混合物；步骤（a）所述的溶剂介质包括甲醇、乙醇、丙醇中的一种或两种混合物。