CN105108170A - 一种制备超细镍粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种制备超细镍粉的方法，该方法包括如下步骤：（1）、将镍源和醇加入压力容器中，升温加压，使压力容器的温度为100-350℃，压力为0.1-20MPa，保温0.2～24h；（2）、经步骤（1）处理后，压力容器泄压，即得到超细镍粉。与现有方法相比，本发明无须过滤、干燥，无须钝化镍粉，无须额外加还原剂、表面活性剂，简化了操作，有效降低生产成本，所得产品具有良好的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于镍粉生产领域，具体涉及一种简便制备超细镍粉的方法。
背景技术
超细镍粉由于尺寸小、比表面积大、表面活性位多等特点在燃料电池、催化剂、磁性材料、吸波材料、导电浆料、润滑材料、高性能电极材料、纳米涂层材料及硬质合金黏结剂等领域有很好的应用前景，具有很高的开发价值。
超细镍粉的制备方法主要有两种：物理法和化学法。物理法是目前纳米镍粉规模化生产的主要方法，包括气相凝聚法、射频溅射法、电爆炸丝法、等离子体法和机械球磨法等；化学法制备纳米镍粉主要是通过化学反应使纳米镍粉的前体——金属镍盐或有机镍通过各种方式还原或分解生成纳米镍粉，主要方法包括有机镍分解法、水热法、γ射线辐射法、液相化学还原法和微乳液法等。
机械球磨法是工业化生产中最常使用的制备超细粉体材料的方法，该法生产成本最低、易于操作且易于规模化，但制备的粉体材料的粒径分布很难有效控制。其他物理法能制备高纯度纳米镍粉，但成本较高。与物理法相比，化学法的产量更高、成本相对低廉，能制备出性能优异的多种类型纳米镍粉，其中羰基镍分解法是目前高技术产业领域用超细镍粉的主要工业化生产方法。该法所制备的镍粉纯度高、粒径均匀，但羰基化合物毒性大，生产中易发生中毒事故。其他化学还原方法制备的超细镍粉的均容易出现粒径分布不均匀和团聚等问题，因为大多数还原剂还原镍盐的速率非常快，两者一旦接触就迅速开始反应。有人采用加入表面活性剂的方法来解决这一问题，但是表面活性剂保护结构可能会影响到镍粉本身的性质(如催化活性)。另外，这些方法制备出的超细镍粉由于表面活性高，容易在空气中发生氧化甚至自燃的现象，必须进行钝化处理。但还原剂的使用、表面活性剂的加入以及钝化处理都势必会增加操作步骤或难度，增加产品成本。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于设计一种简便制备超细镍粉的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种制备超细镍粉的方法，包括如下步骤：
（1）、将镍源和醇加入压力容器中，升温加压，使压力容器的温度为100-350℃，压力为0.1-20MPa，保温0.2～24h；
（2）、经步骤（1）处理后，压力容器泄压，即得到超细镍粉。
进一步，所述镍源选自碳酸镍、醋酸镍、氢氧化镍、草酸镍、氧化镍、丁二酮肟合镍和/或乙酰丙酮镍。
进一步，所述醇为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇和/或二甘醇。
进一步，步骤（1）所述温度优选200-300℃，所述压力优选0.1-10MPa。
进一步，步骤（1）中，醇的用量没有特别的限制，能将镍源溶解或分散即可，优选的镍源与醇的质量比为1：（1～50）。
所制备镍粉的粒径大小和分布情况可通过两种途径进行控制：如含镍化合物溶于步骤（1）中所述的液体，可通过控制在压力容器中制备时的条件如温度、压强以及反应时间来实现；若含镍化合物难溶于步骤（1）中所述的液体，则主要在前期制备该含镍化合物时控制其粒径来控制最终所制备镍粉的粒径。
本发明的有益效果：
本发明方法所加的醇起到分散剂和还原剂的双重作用，加热后还能在压力容器中产生压力，与现有方法相比，本发明无须额外加还原剂、表面活性剂，有效降低生产成本。
与现有方法相比，本发明环境污染少。所用的醇可回收利用，既降低成本，又有效减少三废排放；
与现有方法相比，本发明无须过滤、干燥，特别是无须钝化镍粉，明显简化了操作，而所得镍粉没有烧结团聚现象，粒径从微米到纳米尺度范围内可按需控制。减压放出气/液体后，所制备的超细镍粉仍留在压力容器中，取出即可，所得产品为干燥的超细粉末，稳定性良好，可直接包装、运输及使用。
附图说明
图1为实施例1所得产品的X射线衍射（XRD）谱图，其中中间谱线为立方晶型镍的标准谱图（JCPDSNo.70-1849），底部谱线为六方晶型镍的标准谱图（JCPDSNo.45-1027）。
图2为实施例1所得产品的扫描电镜（SEM）谱图。
图3为实施例1所得产品的室温磁滞回线。
图4为实施例6所得产品的扫描电镜（SEM）谱图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
将100g氢氧化镍分散于600mL乙醇中，再将得到的悬浊液加入到1L的压力容器中，密封后加热至240℃、容器压力约为7MPa，保温30min后，泄压放出并收集所有气/液体，以便乙醇回收再利用，从压力容器中取出超细固体粉末，得58g产品。
由附图1的XRD谱图可以看出，粉末为立方晶型镍和六方晶型镍的混合物，由六方晶型镍谱线计算得初始粒径约为170nm。由附图2的SEM谱图可以看出，该样品由约200nm的小颗粒团聚而成，但样品手感细腻，这可能是由于前期制备的氢氧化镍已经团聚造成的，不是烧结团聚。由附图3的磁滞回线可以看出，相对于常规块体镍而言，所制备样品的饱和磁化强度(32emu/g)、剩磁(8.5emu/g)相对较小，而矫顽力相对较大（200Oe），（块体镍的矫顽力约为100Oe），表现出较好的纳米镍粉的磁性能。
实施例2
将100g氢氧化镍分散于700mL乙醇中，再将得到的悬浊液加入到1L的压力容器中，密封后加热至280℃、容器压力约为10MPa，保温20min后，泄压放出所有气/液体，从压力容器中取出超细固体粉末，得57g产品。
实施例3
将100g氢氧化镍分散于600mL甲醇中，再将得到的悬浊液加入到1L的压力容器中，密封后加热至240℃、容器压力约为8MPa，保温30min后，泄压放出所有气/液体，从压力容器中取出超细固体粉末，得58g产品
实施例4
将100g氢氧化镍分散于600mL乙醇中，再将得到的悬浊液加入到1L的压力容器中，再加入100mL蒸馏水，密封后加热至240℃、容器压力约为7MPa，保温1h后，泄压放出所有气/液体，从压力容器中取出超细固体粉末，得58g产品。
实施例5
将100g二水合乙酰丙酮镍溶于700mL乙醇，再将溶液加入到1L的压力容器中，密封后加热至280℃、容器压力约为10MPa，保温2h后，泄压放出所有气/液体，从压力容器中取出超细固体粉末，得19g产品。
实施例6
将50g新制备的碳酸镍分散于700mL乙醇中，再将得到的悬浊液加入到1L的压力容器中，密封后加热至280℃、容器压力约为10MPa，保温2h后，泄压放出所有气/液体，从压力容器中取出超细固体粉末，得37.5g产品。
由附图4可以看出，样品粒径约170nm，分布均匀，没有团聚现象。
实施例7
将50g新制备的氧化镍分散于500mL乙二醇中，再将溶液加入到1L的压力容器中，密封后加热至280℃、容器压力约为0.7MPa，保温5h后，泄压放出所有气/液体，从压力容器中取出超细固体粉末，得19g产品。
实施例8
取实施例1中制备的样品10g，在室温（约20℃）放置1月，样品重量、颜色均无明显变化，XRD分析谱图与原谱图一致，表面该样品室温下稳定性良好。
实施例9
取实施例1中制备的样品10g，在70℃保温10h，样品重量、颜色均无明显变化，XRD分析谱图与原谱图一致，表面该样品70℃稳定性良好。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种制备超细镍粉的方法，包括如下步骤：
（1）、将镍源和醇加入压力容器中，升温加压，使压力容器的温度为100-350℃，压力为0.1-20MPa，保温0.2～24h；
（2）、经步骤（1）处理后，压力容器泄压，即得到超细镍粉。
2.根据权利要求1所述制备超细镍粉的方法，其特征在于，所述镍源为碳酸镍、醋酸镍、氢氧化镍、草酸镍、氧化镍、丁二酮肟合镍和/或乙酰丙酮镍。
3.根据权利要求1所述制备超细镍粉的方法，其特征在于，所述醇为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇和/或二甘醇。
4.根据权利要求1所述制备超细镍粉的方法，其特征在于，步骤（1）所述温度优选200-300℃，所述压力优选0.1-10MPa。
5.根据权利要求1所述制备超细镍粉的方法，其特征在于，步骤（1）所述镍源与醇的质量比为1：（1～50）。
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