專利名稱：常溫下制備球形超細(xì)鎳粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能粉體材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制備球形超細(xì)鎳粉的方法。
背景技術(shù)：
超細(xì)鎳粉具有表面活性高、比表面積大、導(dǎo)電性好等特點，在催化劑、電池材料、粉末冶金、多層陶瓷電容器等領(lǐng)域均顯示出良好的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，市場需求增長很快。目前超細(xì)鎳粉的生產(chǎn)方法主要有電解法、羰基鎳熱分解法、氣相氫還原法、蒸發(fā)一冷凝法、溶液還原法等方法。但這些方法都存在著成本高或不易實現(xiàn)工業(yè)化等問題，尤其目前國內(nèi)超細(xì)鎳粉生產(chǎn)工業(yè)還比較落后，產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量都不能滿足日益增長的工業(yè)需求，高尖產(chǎn)品缺少，造成國內(nèi)市場供需矛盾十分突出，大部分只能依靠進(jìn)口。 液相還原法可制備形貌、粒度可控以及其他各方面性能指標(biāo)較好的超細(xì)鎳粉，并且所需設(shè)備簡單，操作容易，易于實現(xiàn)工業(yè)化。因此該法逐漸引起了廣大科學(xué)工作者的重視。發(fā)明專利CN01144702.8采用水合肼做還原劑，添加硼氫化鉀做輔助還原劑，在50 80°C反應(yīng)即制得納米金屬鎳粉。文獻(xiàn)一種具有特殊形貌的超細(xì)鎳粉制備研究以NiCl2為主要原料，水合肼為還原劑，PVP為保護(hù)劑，在超聲波作用下首次成功地制備了類球狀、面心立方晶體結(jié)構(gòu)的超細(xì)鎳粉，鎳粉粒徑在0. I 0. 7m之間，但球表面長刺，相應(yīng)的刺長在20 250nm之間，刺直徑在20 80nm之間。文獻(xiàn)Preparation of submicron nickel powders by microwave-assistedhydrothermal method]以NiCl2 6H20為原料，以水合肼做還原劑，采用氫氧化鈉和碳酸鈉調(diào)節(jié)溶液的PH值為12，在醇水體系中，以傳統(tǒng)和微波加熱的方法加熱，制備了球形的超細(xì)鎳粉。文獻(xiàn)液相還原法制備超細(xì)球形鎳粉采用NiSO4 5H20為原料，利用NaOH調(diào)節(jié)溶液的PH值并形成Ni (OH)2，還原劑采用N2H4 H2O,還原過程中加入晶核引發(fā)劑及表面活性齊U，制備出了振實密度高達(dá)3. 0以上、質(zhì)量中位徑為IMffl的球形鎳粉。發(fā)明專利CN200710120159. 7，公開以水合肼為還原劑，在不引入其它堿性物質(zhì)的條件下，通過溶劑熱反應(yīng)制得金屬鎳粉。日本專利(公開特許公報(A).平3257106. 1991. 11. 15)曾介紹用水合肼或含水合肼的混合還原劑還原鎳鹽制備鎳粉，該法反應(yīng)速度較快，但顆粒形狀不規(guī)則，團(tuán)聚嚴(yán)重，很難制得亞微米級鎳粉。但是在常溫下制備出表面光滑、球形度較好的超細(xì)鎳粉的報道尚未見報道，也沒有相關(guān)發(fā)明專利的申請
發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)無法在常溫下制備出表面光滑、球形度較好的超細(xì)鎳粉的問題，本發(fā)明提供一種常溫下制備球形超細(xì)鎳粉的方法，其技術(shù)方案如下
常溫下制備球形超細(xì)鎳粉的方法，包括以下步驟
(1)在2(T25°C的溫度下，向二價鎳鹽的水溶液中邊攪拌邊加入表面活性劑，制備得鎳鹽活性溶液；
(2)在2(T25°C的溫度下，向肼或水合肼中加入堿溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH值為12 14，制備得堿性還原劑；
(3)在2(T25°C的溫度下，強(qiáng)力機(jī)械攪拌的條件下，將步驟(I)制備的鎳鹽活性溶液緩慢加入步驟(2)制備的堿性還原劑中，反應(yīng)30分鐘，得到具有固相和液相的反應(yīng)混合物；
(4)將上述具有固相和液相的反應(yīng)混合物在2(T25°C的溫度下，經(jīng)抽濾，得到的固體用 去離子水洗至中性，再用丙酮清洗3次，然后放于60°C烘箱中烘干，制得球形超細(xì)鎳粉。作為本發(fā)明方法的優(yōu)先方案，上述方案還可作如下設(shè)計
所述步驟(I)中的鎳鹽在水溶液中的濃度為0. 2 lmol/L，表面活性劑在水溶液中的的質(zhì)量百分比濃度為廣2%;
所述步驟(2)中的堿在溶液中的濃度為0. 5^2mol/L ；
所述步驟(3)中的肼或水合肼的摩爾濃度與鎳離子的摩爾濃度之比，也就是[肼或水合肼]/[Ni2+] =2. 2 6: I。作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步優(yōu)先方案
所述步驟(I)中的二價鎳鹽為硫酸鎳或氯化鎳或硝酸鎳。作為本發(fā)明方法的更進(jìn)一步優(yōu)先方案
所述步驟(2)中的水合肼中肼質(zhì)量百分含量為80%。作為本發(fā)明方法的更進(jìn)一步優(yōu)先方案
所述步驟(I)中的表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮、烷基酚聚氧乙烯醚、檸檬酸鈉、聚乙二醇中的一種或兩種以上的混合物。作為本發(fā)明方法的更進(jìn)一步優(yōu)先方案
所述步驟(2)中的堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀；
所述步驟(3)中強(qiáng)力攪拌時的攪拌速度為150(T2000r/min。本發(fā)明方法制備超細(xì)鎳粉的反應(yīng)的溫度條件為常溫，反應(yīng)結(jié)束后為了便于生產(chǎn)化以及防止超細(xì)鎳粉由于放置時間過長引起一些性能的改變，所以采用將鎳粉置于60°C烘箱，使其快速干燥。本發(fā)明的特點是，采用二價鎳鹽溶液為原料，肼或水合肼為還原劑，在常溫條件下，向二價鎳鹽溶液中加入表面活性劑；將堿溶液與肼或水合肼混合，調(diào)節(jié)溶液的PH值達(dá)到12 14 ;將鎳鹽溶液滴加入堿性還原劑溶液中，由于初期溶液堿性較強(qiáng)，水合肼濃度較高,反應(yīng)迅速進(jìn)行，生成大量的鎳晶核，反應(yīng)生成的鎳又進(jìn)一步催化反應(yīng)的進(jìn)行，使反應(yīng)在常溫下即可進(jìn)行，所加表面活性劑又可阻止粉的繼續(xù)生長，改善粉的表面性能，從而得到粒度均勻、分布范圍窄、平均粒度在0. 2 3Mm、表面光滑的球形超細(xì)鎳粉。本發(fā)明方法簡單易行，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明制備的超細(xì)鎳粉具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，如具有很高的比表面活性、體積效應(yīng)、導(dǎo)電性，可以被用于電池材料、多層陶瓷電容器；具有很好的催化性能，可以分散在載液中形成磁流體，是一種優(yōu)良的磁性材料；具有很好的粘結(jié)性質(zhì)且價格卻相對便宜的鎳超細(xì)鎳粉，可以廣泛應(yīng)用于粉末冶金行業(yè)。
具體實施例方式 下面以實例進(jìn)一步說明本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容,但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于此。實施例I
本實施例中的工藝過程和步驟如下
在溫度為20°C的條件下，先配制好硫酸鎳溶液，向硫酸鎳溶液中加入表面活性劑；向肼溶液中加入氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液的PH值為12。然后將硫酸鎳溶液加入肼溶液中，在機(jī)械攪拌速度為1500r/min的條件下反應(yīng)30min。其中硫酸鎳溶液的濃度為0. 2mol/L,表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮，質(zhì)量濃度為1%，氫氧化鈉的濃度為0. 5mol/L，[肼]/[Ni2+]=2. 2 I。反應(yīng)結(jié)束，抽濾，用去離子水清洗至中性，再用丙酮清洗3次，然后放于60°C烘箱中烘干。粉體粒度為30(T500nm，呈類球形。 實施例2
本實施例中的工藝過程和步驟如下
在溫度為25°C的條件下，先配制好硫酸鎳溶液，向硫酸鎳溶液中加入表面活性劑；向肼溶液中加入氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH值為14。然后將硫酸鎳溶液加入肼溶液中，在機(jī)械攪拌速度為2000r/min的條件下反應(yīng)30min。其中硫酸鎳溶液的濃度為lmol/L,表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮，質(zhì)量濃度為2%，氫氧化鈉的濃度為2mol/L，[肼]/[Ni2+]=6 :1。反應(yīng)結(jié)束，抽濾，用去離子水清洗至中性，再用丙酮清洗3次，然后放于60°C烘箱中烘干。粉體粒度為10(T300nm，呈類球形。實施例3
本實施例中的工藝過程和步驟如下
在溫度為22. 5°C的條件下，先配制好硫酸鎳溶液，向硫酸鎳溶液中加入表面活性劑；向肼溶液中加入氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH值為13。然后將硫酸鎳溶液加入肼溶液中，在機(jī)械攪拌速度為1750r/min的條件下反應(yīng)30min。其中硫酸鎳溶液的濃度為0. 75mol/L，表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮，質(zhì)量濃度為I. 5%，氫氧化鈉的濃度為I. 25mol/L,[肼]/[Ni2+] =4. I :1。反應(yīng)結(jié)束，抽濾，用去離子水清洗至中性，再用丙酮清洗3次，然后放于60°C烘箱中烘干。粉體粒度為20(T300nm，呈類球形。實施例4
將上述步驟中的硫酸鎳用氯化鎳代替，其他分別同實施例I一3。粉體粒度為20(T500nm，呈類球形。實施例5
將上述步驟中的硫酸鎳用硝酸鎳代替，其他分別同實施例I一3。粉體粒度為20(T500nm，呈類球形。實施例6
將上述步驟中的還原劑肼用水合肼代替，其他分別同實施例I一5。粉體粒度為20(T600nm，呈類球形。實施例7
將上述步驟中的表面活化劑聚乙烯吡咯烷酮用烷基酚聚氧乙烯醚代替，其他分別同實施例I一6。粉體粒度為20(T500nm，呈類球形。
實施例8
將上述步驟中的表面活化劑聚乙烯吡咯烷酮用檸檬酸鈉代替，其他分別同實施例I一6。粉體粒度為20(T500nm，呈類球形。
實施例9將上述步驟中的表面活化劑聚乙烯吡咯烷酮用聚乙二醇代替，其他分別同實施例I一6。粉體粒度為20(T400nm，呈類球形。
實施例10將上述步驟中的表面活化劑聚乙烯吡咯烷酮用聚乙烯吡咯烷酮和烷基酚聚氧乙烯醚代替，其他分別同實施例I一6。粉體粒度為20(T400nm，呈類球形。
實施例11 將上述步驟中的表面活化劑聚乙烯吡咯烷酮用聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇代替，其他分別同實施例I一6。粉體粒度為20(T400nm，呈類球形。
實施例12將上述步驟中的表面活化劑聚乙烯吡咯烷酮用檸檬酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚和聚乙二醇代替，其他分別同實施例I一6。粉體粒度為20(T300nm，呈類球形。實施例13
將上述步驟中的氫氧化鈉用氫氧化鉀代替，其他分別同實施例I一 12。粉體粒度為20(T500nm，呈類球形。
權(quán)利要求
1.常溫下制備球形超細(xì)鎳粉的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)在2(T25°C的溫度下，向二價鎳鹽的水溶液中邊攪拌邊加入表面活性劑，制備得鎳鹽活性溶液； (2)在2(T25°C的溫度下，向肼或水合肼中加入堿溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH值為12 14，制備得堿性還原劑； (3)在2(T25°C的溫度下，強(qiáng)力機(jī)械攪拌的條件下，將步驟(I)制備的鎳鹽活性溶液緩慢加入步驟(2)制備的堿性還原劑中，反應(yīng)30分鐘，得到具有固相和液相的反應(yīng)混合物； (4)將上述具有固相和液相的反應(yīng)混合物在2(T25°C的溫度下，經(jīng)抽濾，得到的固體用去離子水洗至中性，再用丙酮清洗3次，然后放于60°C烘箱中烘干，制得球形超細(xì)鎳粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的常溫下制備球形超細(xì)鎳粉的方法，其特征在于 所述步驟(I)中的鎳鹽在水溶液中的濃度為O. 2 lmol/L，表面活性劑在水溶液中的的質(zhì)量百分比濃度為廣2%; 所述步驟(2)中的堿在溶液中的濃度為O. 5^2mol/L ； 所述步驟(3)中的肼或水合肼的摩爾濃度與鎳離子的摩爾濃度之比為2. 2飛1。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的常溫下制備球形超細(xì)鎳粉的方法，其特征在于 所述步驟(I)中的二價鎳鹽為硫酸鎳或氯化鎳或硝酸鎳。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的常溫下制備球形超細(xì)鎳粉的方法，其特征在于 所述步驟(2)中的水合肼中肼質(zhì)量百分含量為80%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的常溫下制備球形超細(xì)鎳粉的方法，其特征在于 所述步驟(I)中的表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮、烷基酚聚氧乙烯醚、檸檬酸鈉、聚乙二醇中的一種或兩種以上的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的常溫下制備球形超細(xì)鎳粉的方法，其特征在于 所述步驟(2)中的堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀； 所述步驟(3)中強(qiáng)力攪拌時的攪拌速度為150(T2000r/min。
全文摘要
常溫下制備球形超細(xì)鎳粉的方法，屬于功能粉體材料制備技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法在常溫下制備超細(xì)鎳粉的問題，包括(1)20~25℃溫度下向二價鎳鹽的水溶液中加入表面活性劑，制得鎳鹽活性溶液；(2)20~25℃溫度下向肼或水合肼中加入堿溶液，調(diào)節(jié)pH值為12~14，制得堿性還原劑；(3)在20~25℃溫度、強(qiáng)力攪拌下，將鎳鹽活性溶液緩慢加入堿性還原劑中，反應(yīng)30分鐘，得到反應(yīng)混合物；(4)將反應(yīng)混合物在20~25℃溫度下經(jīng)抽濾，得到的固體用去離子水洗至中性，再用丙酮清洗3次，然后放于60℃烘箱中烘干，制得球形超細(xì)鎳粉。本發(fā)明常溫下即可制得球形超細(xì)鎳粉，成本低，操作方便。
文檔編號B22F9/24GK102962470SQ201210437868
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者王敏, 譚寧, 黃峰 申請人:昆明舒揚科技有限公司