CN106745341B - 无水碳酸镍的水热合成方法 - Google Patents

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Abstract

无水碳酸镍的水热合成方法，以镍盐为镍源，以尿素为沉淀剂，将镍盐配成1.6‑2.0mol/L的镍盐水溶液，取25ml该溶液加入压力反应釜内胆中，取3‑6克尿素于内胆中搅拌，再加入1‑2mL的质量百分比浓度为1‑8％的表面活性剂。将内胆放入压力反应釜并加盖，通电升温至220‐230℃；水热反应4‐12h；然后以0.05‑1℃/min的降温速率降至室温；取出，过滤，用蒸馏水洗涤至中性，100℃干燥2h以上，得无水碳酸镍。本发明避免钠离子、氯离子及硫酸根离子的引入，产品质量高且可靠；结晶度高；结晶形态优良；粒度大且均匀性好；镍盐摩尔产率达91％。工艺简单，无污水排放，有利环保。

Description

无水碳酸镍的水热合成方法
技术领域
本发明涉及碳酸镍的合成方法，尤其是无水碳酸镍的水热合成方法。
背景技术
碳酸镍常见两种结晶形式：无水NiCO3和NiCO3·6H2O。无水NiCO3为浅绿色斜方晶系结晶，相对分子质量118.72，几乎不溶于水(25℃时为0.0093),溶于含二氧化碳的水中，易溶于酸。碳酸镍可以用作玻璃、瓷器的颜料，以及其它镍化合物的原料：如氧化镍、醋酸镍，氨基磺酸镍，催化剂和其他有机镍盐的中间体。是工业上十分重要的精细化学品。
陈胜利等采用洗涤—干燥—二次洗涤—二次干燥的过程，最后研磨制得NiCO3产品，但其中不可避免地引入了钠离子，同时提高了实际生产的操作要求。
碱式碳酸镍的生产主要采用硝酸镍或硫酸镍与碳酸钠水溶液反应，也有人采用碳酸氢氨替代碳酸钠生产，另外有液氨-碳酸盐沉淀、碳酸盐直接沉淀、高浓度尿素均匀沉淀等制备碱式碳酸镍。
总之，目前国内企业生产的碳酸镍杂质高、镍含量低，难以满足高品质产品的要求。而且在生产过程中热纯水洗涤时间长，能耗高。同时一些行业的原料和产品严格限制碳酸镍中钠和氯的含量，尤其是电子类行业，由于钠、氯对电子元件的不良影响，要求钠和氯的含量很低。因此急需一种碳酸镍生产的新工艺，既满足各特定行业对碳酸镍品质的要求，又能降低成本，提高经济效益。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种无水碳酸镍的合成方法，避开钠、氯及硫酸根等不良影响的离子，提高碳酸镍的品质，提高镍盐转化率，降低生产能耗，以满足各行业对碳酸镍的要求。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：无水碳酸镍的水热合成方法，以镍盐为镍源，以尿素为沉淀剂，将镍盐配成1.6-2.0mol/L的镍盐水溶液，取25ml该溶液加入压力反应釜的内胆中，再加入3–6克尿素于内胆中搅拌，将内胆放入压力反应釜并加盖，通电升温至200-230℃；在220±1℃水热反应4-12h；以0.05-1℃/min的降温速率降至室温；取出，过滤、用蒸馏水洗涤至中性，在100℃下干燥2h以上，得无水碳酸镍。
进一步地，在压力反应釜内胆中再加入1-2ml的质量百分比浓度为1-8%的表面活性剂，取3–6克尿素于聚四氟乙烯内胆中搅拌，将内胆放入压力反应釜并加盖，通电升温至200-230℃；在该温度下恒温4-12h；自然降温至室温；取出，在室温下用滤纸过滤、以蒸馏水洗涤至中性，在100℃下干燥2h以上，得无水碳酸镍。
镍盐溶液与尿素的反应按Ni∶尿素=1.11∶2.22的摩尔比混合。
表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠溶液、十二烷基硫酸钠溶液、脂肪醇聚氧乙烯醚溶液的一种。
镍盐选自硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种。
本发明与现有技术相比具有以下特点：一是本发明采用尿素作沉淀剂，可以避免钠离子、氯离子及硫酸根离子的引入，产品质量高且可靠。尿素廉价易得，成本低，具有良好的经济价值与应用前景。二是加入表面活性剂，产品结晶度好，结晶形态优良，颗粒大且均匀性好。三是镍盐摩尔产率可达91%，母液量相对较少，且用酸中和后可以重复使用，其中副产物NH3、NH4HCO3与NH4NO3、或(NH4)2SO4、或NH4Cl可回收作为化工粗产品。四是工艺简单，条件温和，少量水即可洗涤干净，生产中排水量小，有利于环境保护减少污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征不应当认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。
实施例1
称取［Ni(NO3)2˙6H2O］105g溶解在50 ml蒸馏水中，再加水稀释至200ml，得1.8mol/L镍盐水溶液。取25mL该溶液加入压力反应釜的内胆中，取5.4克尿素（摩尔比：Ni∶尿素=1∶2）于内胆中搅拌，将内胆放入压力反应釜内并加盖，通电升温至200℃。在该温度下恒温12h。自然降温至室温。取出，在室温下用滤纸过滤，以蒸馏水洗涤至中性，100℃干燥2h以上，得无水碳酸镍。镍盐摩尔产率达91%。
实施例2
将［NiSO4˙6H2O］95g溶解在50 ml蒸馏水中，再加水稀释至200ml，得1.8mol/L镍盐水溶液。取25mL该溶液加入压力反应釜内胆中，加入1.5mL的质量百分比浓度2%的十二烷基苯磺酸钠溶液，取5.4克尿素于内胆中搅拌，将内胆放入压力反应釜内并加盖，通电升温至210℃。在该温度下恒温12h。自然降温至室温。取出，在室温下用滤纸过滤，以蒸馏水洗涤至中性，100℃干燥2h以上，得无水碳酸镍。镍盐摩尔产率达91%。
实施例3
将［NiCl2˙6H2O］86g溶解在50 ml蒸馏水中，再加水稀释至200ml，得1.8mol/L的镍盐水溶液，取25mL该溶液加入压力反应釜内胆中，加入1.5mL的质量百分比浓度为2%十二烷基苯磺酸钠溶液，取8.1克尿素于内胆中搅拌，将内胆放入压力反应釜并加盖，于电烘箱中升温至220℃，恒温12h；然后自然降温至室温。取出，在室温下用滤纸过滤、以蒸馏水洗涤至中性，在100℃下干燥2h以上，得产品。镍盐摩尔产率达91%。
实施例4
将镍盐配成1.8mol/L的水溶液，取25mL该溶液加入压力反应釜的内胆中，加入1.5mL的质量百分比浓度为1%的十二烷基苯磺酸钠溶液，取5.4克尿素于内胆中搅拌，将内胆放入压力反应釜并加盖，通电升温至220℃，恒温12h。以1℃/20min的降温速率降温至室温。取出，在室温下用滤纸过滤、以蒸馏水洗涤至中性，在100℃下干燥4h得产品。该无水NiCO3为菱形多面体结晶体。镍盐摩尔产率达91%。
结果与分析
1、XRD 分析
XRD分析结果表明：产品所属晶系为菱形六面体的三方晶系，为无水NiCO3。
2、热失重分析
热失重分析结果表明：在371.5℃时有一个微弱的失重峰，失重量约1.5%。在533.7℃时失重达33%，残留质量为65.42%，并保持至900℃。基本接近NiCO3的理论残留质量（63.03%）。合成产品为无水NiCO3晶体。
上述给出本发明的一些实施例，只是用于对本发明作举例说明，并不是限定本发明权利的范围。本领域的技术人员在不脱离本发明精神的情况下，对本发明作出同等效果的变化或改变均被本发明申请所涵盖。

Claims (4)

1.无水碳酸镍的水热合成方法，其特征在于：以镍盐为镍源，以尿素为沉淀剂，将镍盐配成1.6-2.0mol/L的镍盐水溶液，镍盐溶液与尿素的反应按Ni∶尿素＝1∶1.11-2.22的摩尔比混合；取25mL该溶液加入压力反应釜内胆中，取3–6克尿素于内胆中搅拌，将内胆放入压力反应釜并加盖，通电升温至200‐230℃；水热反应4‐12h；然后以0.05‐1℃/min的降温速率降至室温；取出，过滤，用蒸馏水洗涤至中性，100℃干燥2h以上，得无水碳酸镍。
2.如权利要求1所述无水碳酸镍的水热合成方法，其特征是，取25mL镍盐水溶液加入压力反应釜内胆中，加入3–6克尿素，再加入1-2mL的质量百分比浓度为1-8％的表面活性剂。
3.如权利要求1所述无水碳酸镍的水热合成方法，其特征是，表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠溶液、十二烷基硫酸钠溶液、脂肪醇聚氧乙烯醚溶液的一种。
4.如权利要求1所述无水碳酸镍的水热合成方法，其特征是，镍盐选自硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种。
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