CN110732671A - 泡沫金属镍及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种泡沫金属镍及其制备方法，该制备方法将淀粉和硝酸镍共同加入溶剂中溶解，经过加热，使得淀粉经过熟化作用形成交联的糊状产物，然后将含有硝酸镍的糊状产物放置于干燥箱中升温至120℃～140℃。此时硝酸镍会发生分解反应释放出气体，释放出的气体将交联状的淀粉吹起形成泡沫状，同时硝酸镍受热分解生成镍的氧化物负载在泡沫状淀粉上面。硝酸镍持续大量放热使温度不断上升，到达一定温度后会将大部分的淀粉烧掉，残留少量的碳，形成泡沫状产物。将上述泡沫状产物在保护性气体氛围中、700℃～800℃下煅烧1h～2h，此时在保护性气体氛围下，镍的氧化物会在残留碳的还原下形成泡沫状的金属镍。

Description

泡沫金属镍及其制备方法
技术领域
本发明涉及泡沫金属技术领域，特别是涉及一种泡沫金属镍及其制备方法。
背景技术
泡沫金属是一种多孔材料，其具有众多的优异性能比如质量轻、强度高、吸能减震性能好、过滤性能好等，除此之外，泡沫金属还具有非常好的阻焰性能以及良好的电磁屏蔽性能，有些泡沫金属还具有良好的催化性，可用作催化剂载体。
制备泡沫金属的方法可分为液相法、固相法和沉积法。液相法包括熔模铸造、渗流铸造、喷射成型等方法，固相法包括粉体浆料发泡法、金属粉末烧结法、纤维烧结法、粉体发泡法等方法，沉积法包括电沉积法、气相沉积法等方法。
其中，粉体浆料发泡法是将金属粉末、发泡剂与添加剂混合制成浆料后倒入模具中，维持在某一恒定温度，在发泡剂与添加剂的共同作用下，浆料的粘度增大，同时发泡剂挥发产生气体使其开始膨胀，采取相应的控制措施，使膨胀后的粉浆能够维持其原有的形状，干燥后烧结即可得到具有一定强度的多孔泡沫金属。这种方法需要添加发泡剂，生产成本较高。
发明内容
基于此，有必要提供一种泡沫金属镍及其制备方法，以解决粉体浆料发泡法需要添加发泡剂导致生产成本较高的问题。
一种泡沫金属镍的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将淀粉和硝酸镍共同溶解于溶剂中，加热使所述淀粉熟化，形成糊状产物；
步骤二，将所述糊状产物转移至干燥箱中，在120℃～140℃的条件下反应至形成泡沫状产物；
步骤三，将所述泡沫状产物在保护性气体氛围中、700℃～800℃下煅烧1h～2h。
在其中一个实施例中，所述步骤一中，硝酸镍采用六水合硝酸镍加入所述溶剂中，所述淀粉、所述六水合硝酸镍和所述溶剂的重量比为1:(3～4):(20～30)。
在其中一个实施例中，所述步骤一中，所述淀粉、所述六水合硝酸镍和所述溶剂的重量比为1:3:20。
在其中一个实施例中，所述步骤二中，反应的温度为125℃～135℃。
在其中一个实施例中，所述步骤三中，煅烧的温度为700℃～750℃。
在其中一个实施例中，所述步骤三中，煅烧的温度为700℃。
在其中一个实施例中，所述步骤二中，反应在空气气氛下进行。
在其中一个实施例中，所述溶剂为水。
在其中一个实施例中，所述保护性气体氛围选用用氮气或者氩气中的至少一种。
与现有方案相比，上述泡沫金属镍及其制备方法具有以下有益效果：
上述泡沫金属镍及其制备方法将淀粉和硝酸镍共同加入溶剂中溶解，经过加热，使得淀粉经过熟化作用形成交联的糊状产物，然后将含有硝酸镍的糊状产物放置于干燥箱中升温至120℃～140℃。此时硝酸镍会发生分解反应释放出气体，释放出的气体将交联状的淀粉吹起形成泡沫状，同时硝酸镍受热分解生成镍的氧化物负载在泡沫状淀粉上面。硝酸镍持续大量放热使温度不断上升，到达一定温度后会将大部分的淀粉烧掉，残留少量的碳，形成泡沫状产物。将上述泡沫状产物在保护性气体氛围中、700℃～800℃下煅烧1h～2h，此时在保护性气体氛围下，镍的氧化物会在残留碳的还原下形成泡沫状的金属镍。通过硝酸镍分解反应释放出的气体将交联状的淀粉吹起形成泡沫状，使负载在泡沫状淀粉上面的镍的氧化物形成孔洞，不需要再添加其他成分进行发泡，硝酸镍在分解过程中产生大量的热，可以将淀粉预烧掉，再利用残余碳将镍的氧化物还原成泡沫状的金属镍。
上述泡沫金属镍产物表现出较好的泡沫状结构，各孔洞相互连通。上述泡沫金属镍的制备方法中采用的淀粉作为一种丰富的可再生自然资源，有利于降低生产成本。上述泡沫金属镍的制备方法生产工艺相对比较简单，原材料来源广，对仪器设备要求不高，能源消耗低，成本较低，对环境的污染较小。
附图说明
图1为实施例1中泡沫金属镍的X射线衍射谱图；
图2为实施例1中泡沫金属镍的500倍电镜图；
图3为实施例1中泡沫金属镍的2000倍电镜图；
图4为实施例1中泡沫金属镍的30000倍电镜图；
图5为实施例2中泡沫金属镍的500倍电镜图；
图6为实施例2中泡沫金属镍的10000倍电镜图；
图7为实施例3中泡沫金属镍的500倍电镜图；
图8为实施例3中泡沫金属镍的20000倍电镜图；
图9为实施例4中泡沫金属镍的500倍电镜图；
图10为实施例4中泡沫金属镍的20000倍电镜图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供一种泡沫金属镍的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将淀粉和硝酸镍共同溶解于溶剂中，加热使淀粉熟化，形成糊状产物。
其中，溶剂需要能够同时溶解淀粉和硝酸镍，例如溶剂可选用水。
在其中一个实施例中，硝酸镍采用六水合硝酸镍。淀粉、六水合硝酸镍和溶剂的重量比为1:(3～4):(20～30)。
在一个具体的实施例中，淀粉、六水合硝酸镍和溶剂的重量比为1:3:20。
步骤二，将步骤一中的糊状产物转移至干燥箱中，在120℃～140℃的条件下反应至形成泡沫状产物。
在120℃～140℃的条件下，硝酸镍会发生分解反应释放出气体，释放出的气体将交联状的淀粉吹起形成泡沫状，同时硝酸镍受热分解生成镍的氧化物负载在泡沫状淀粉上面。硝酸镍持续大量放热使温度不断上升，到达一定温度后会将大部分的淀粉烧掉，残留少量的碳，形成泡沫状产物。
其中，干燥箱可选用马弗炉。
在其中一个实施例中，步骤二中反应在空气气氛下进行。
在其中一个实施例中，反应的温度为125℃～135℃，使得形成泡沫状产物即可。
步骤三，将泡沫状产物在保护性气体氛围中、700℃～800℃下煅烧1h～2h。
保护性气体氛围选用用氮气或者氩气中的至少一种。保护性气体氛围的作用是隔绝空气，使得镍的氧化物能够在残留碳的还原下形成泡沫状的金属镍。
在其中一个实施例中，煅烧的温度为700℃～750℃。
需指出，经能谱分析，上述方法制备的产物中含有2％～5％的残留碳。
进一步地，本发明还提供一种泡沫金属镍，该泡沫金属镍是通过上述任一实施例的制备方法制备得到。
以下以具体实施例对本发明的泡沫金属镍的制备方法作进一步说明。
实施例1
本实施例的泡沫金属镍的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取1重量份的淀粉以及3重量份的六水合硝酸镍加入到20重量份的水中，加热搅拌溶解，待形成粘稠状的糊状产物之后，停止加热。
(2)将糊状产物转移至干燥箱中，在空气气氛下，升温至120℃反应，待形成泡沫状产物后将样品取出。
(3)将空气中反应得到的泡沫状产物转移至保护性气体氛围炉中，700℃煅烧1小时，待保护性气体氛围炉降至室温后，将样品取出即可得到泡沫状金属镍。
本实施例的泡沫金属镍的X射线衍射谱图如图1所示，与标准卡片对比可知产物为产物为金属镍。
本实施例的泡沫金属镍的电镜图如图2至图4所示，低倍数图中可以发现产物表现出较好的泡沫状结构，各孔洞相互连通，从大倍数图中发现该泡沫状产物的骨架上面有许多孔洞。
实施例2
本实施例的泡沫金属镍的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取1重量份的淀粉以及4重量份的六水合硝酸镍加入到20重量份的水中，加热搅拌溶解，待形成粘稠状的糊状产物之后，停止加热。
(2)将糊状产物转移至干燥箱中，在空气气氛下，升温至120℃，待形成泡沫状产物后将样品取出。
(3)将空气中反应得到的泡沫状产物转移至保护性气体氛围炉中，700℃煅烧1小时，待保护性气体氛围炉降至室温后，将样品取出即可得到泡沫状金属镍。
本实施例的泡沫金属镍的电镜图如图5至图6所示，低倍数图中可以发现产物表现出较好的泡沫状结构，各孔洞相互连通，从大倍数图中发现该泡沫状产物的骨架上面有许多孔洞。
实施例3
本实施例的泡沫金属镍的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取1重量份的淀粉以及3重量份的六水合硝酸镍加入到30重量份的水中，加热搅拌溶解，待形成粘稠状的糊状产物之后，停止加热。
(2)将糊状产物转移至干燥箱中，在空气气氛下，升温至140℃，待形成泡沫状产物后将样品取出。
(3)将空气中反应得到的泡沫状产物转移至保护性气体氛围炉中，800℃煅烧1小时，待保护性气体氛围炉降至室温后，将样品取出即可得到泡沫状金属镍。
本实施例的泡沫金属镍的电镜图如图7至图8所示，低倍数图中可以发现产物表现出较好的泡沫状结构，各孔洞相互连通，从大倍数图中发现该泡沫状产物的骨架上面有许多孔洞。
实施例4
本实施例的泡沫金属镍的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取1重量份的淀粉以及4重量份的六水合硝酸镍加入到30重量份的水中，加热搅拌溶解，待形成粘稠状的糊状产物之后，停止加热。
(2)将糊状产物转移至干燥箱中，在空气气氛下，升温至140℃，待形成泡沫状产物后将样品取出。
(3)将空气中反应得到的泡沫状产物转移至惰性气氛炉中，800℃煅烧1小时，待惰性气氛炉降至室温后，将样品取出即可得到泡沫状金属镍。
本实施例的泡沫金属镍的电镜图如图9至图10所示，低倍数图中可以发现产物表现出较好的泡沫状结构，各孔洞相互连通，从大倍数图中发现该泡沫状产物的骨架上面有许多孔洞。
上述泡沫金属镍及其制备方法将淀粉和硝酸镍共同加入溶剂中溶解，经过加热，使得淀粉经过熟化作用形成交联的糊状产物，然后将含有硝酸镍的糊状产物放置于干燥箱中升温至120℃～140℃。此时硝酸镍会发生分解反应释放出气体，释放出的气体将交联状的淀粉吹起形成泡沫状，同时硝酸镍受热分解生成镍的氧化物负载在泡沫状淀粉上面。硝酸镍持续大量放热使温度不断上升，到达一定温度后会将大部分的淀粉烧掉，残留少量的碳，形成泡沫状产物。将上述泡沫状产物在保护性气体氛围中、700℃～800℃下煅烧1h～2h，此时在保护性气体氛围下，镍的氧化物会在残留碳的还原下形成泡沫状的金属镍。通过硝酸镍分解反应释放出的气体将交联状的淀粉吹起形成泡沫状，使负载在泡沫状淀粉上面的镍的氧化物形成孔洞，不需要再添加其他成分进行发泡，硝酸镍在分解过程中产生大量的热，可以将淀粉预烧掉，再利用残余碳将镍的氧化物还原成泡沫状的金属镍。
上述泡沫金属镍产物表现出较好的泡沫状结构，各孔洞相互连通。上述泡沫金属镍的制备方法中采用的淀粉作为一种丰富的可再生自然资源，有利于降低生产成本。上述泡沫金属镍的制备方法生产工艺相对比较简单，原材料来源广，对仪器设备要求不高，能源消耗低，成本较低，对环境的污染较小。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种泡沫金属镍的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将淀粉和硝酸镍共同溶解于溶剂中，加热使所述淀粉熟化，形成糊状产物；
步骤二，将所述糊状产物转移至干燥箱中，在120℃～140℃的条件下反应至形成泡沫状产物；
步骤三，将所述泡沫状产物在保护性气体氛围中、700℃～800℃下煅烧1h～2h。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，硝酸镍采用六水合硝酸镍加入所述溶剂中，所述淀粉、所述六水合硝酸镍和所述溶剂的重量比为1:(3～4):(20～30)。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，所述淀粉、所述六水合硝酸镍和所述溶剂的重量比为1:3:20。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，反应的温度为125℃～135℃。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，煅烧的温度为700℃～750℃。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，煅烧的温度为700℃。
7.如权利要求1～6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，反应在空气气氛下进行。
8.如权利要求1～6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水。
9.如权利要求1～6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述保护性气体氛围选用用氮气或者氩气中的至少一种。
10.一种泡沫金属镍，其特征在于，由如权利要求1～9任一项所述的制备方法制备得到。
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