CN108311710B - 一种单分散抗氧化纳米级镍粉的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纳米材料制备领域，提供了一种单分散抗氧化纳米级镍粉的制备方法，具体包括如下步骤：将含有镍盐、碱性化合物、表活剂的有机溶剂置于密闭的反应釜中，150‑250℃下反应2‑10h，再经过离心、洗涤、真空干燥得到单分散抗氧化纳米级镍粉。本发明通过一步法制备得到分散性佳的纳米镍粉，获得的镍粉粒度分布窄，无需进行分级处理，且体系易于进行离心分离提纯。另外一方面，获得的纳米镍粉表面包覆有少量的有机包覆物，能够提高纳米镍粉的抗氧化能力。

Description

一种单分散抗氧化纳米级镍粉的制备方法
技术领域
本发明涉及一种镍粉的制备方法，特别是涉及一种单分散抗氧化纳米级镍粉的制备方法，属于纳米材料制备领域。
背景技术
镍粉由于具备良好的导电性、化学稳定性、可焊和耐焊性等特点，且价格较低廉，近年来逐渐取代金、银等贵金属应用于导电浆料领域，其制得的导电浆料具有电阻低、抗焊性好、无离子迁移、成线性及分辨性和丝网印刷性能良好等优点，已被广泛应用于厚膜混合集成电路、电阻器、多层陶瓷电容器、电阻网路、敏感元器件表面组装技术等电子行业，成为当前电子产品低成本化的最有效的手段之一。然而，这些精密和微型的电子元器件对所用超细镍粉的要求极高，镍粉必须分散性好和尺寸达到纳米级才能满足要求。
制备镍粉的方法主要有三种：一为水合肼还原法，利用水合肼、硼氢化钠、硼氢化钾等还原物质还原镍离子获得金属镍，但是该方法涉及的众多敏感反应参数，批次稳定性不佳，难以大批量工业化生产；二为加热蒸发法，利用等离子体或激光外加能量将镍蒸发，再在低温室内获得金属粉末，该方法设备成本投资大、成本高，同时获得的镍粉粒度分布宽，需要进行粒径的分级处理；三为多元醇还原法，主要利用多元醇还原氢氧化镍得到纳米镍，但是该方法的工艺还不成熟，制备的颗粒不均匀。同时多元醇体系粘度大，镍粉和多元醇的分离困难。
例如现有技术CN103962570A公开了一种纳米镍粉的制备方法，该方法是将镍盐和表面活性剂溶于水中搅拌均匀，加入络合剂至所述镍盐溶液中进行混合、反应，制得络合镍盐溶液为A液，将还原剂和碱溶于水得到B液；将上述A液加热，把上述B液加入A液得A与B混合溶液，然后冷却，反应产物经固液分离得到纳米镍粉滤饼，经水洗去除滤饼中的杂质；洗涤后的滤饼用无水乙醇洗涤除去水分；将无水乙醇洗涤后的纳米镍粉滤饼在真空40～60℃除去乙醇和微量水分得到球形纳米镍粉。该方法是在水环境中制备纳米镍材料，纳米镍比表面积极大，由于水中含有大量的氧，因此，所制备的纳米镍极易被氧化。
CN101804459A公开了一种利用微通道反应器制备纳米镍粉的方法，配制可溶性镍盐醇溶液和含碱的水合肼醇溶液，将上述两种液体按水合肼/镍摩尔比例要求注入至微通道混合器中混合，混合后的料液直接注入微通道反应器内反应，产物分别经分离和洗涤后隔绝空气保存。水合肼还原法制备纳米镍材料会产生气体，在微通道反应器中会影响介质在微通道中的流动。同时微通道反应器的通量较低，大批量生产的产能较小，另外，产生的镍颗粒也极容易堵塞微通道反应器。
CN1586773A公开了一种新型的纳米结构镍粉及其制造方法。该方法是把含有镍盐水溶液与含有碱、还原剂和同时含有两种表面活性剂添加剂A和十二烷基苯磺酸钠的水溶液均匀混合后，在50℃～98℃下反应5～390分钟后，冷却、洗涤、烘干，制出粒径分布范围窄的纳米结构刺球状镍粉。该方法是在水环境中制备纳米镍材料，可以通过表面活性剂来控制获得的镍的形貌，但是纳米镍比表面积很大，在水中容易被氧化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种纳米镍的制备方法，所制备的纳米镍具有分散性好、粒度分布窄、抗氧化能力强等特点。
本发明通过以下技术方案来实现：一种单分散抗氧化纳米级镍粉的制备方法，具体包括如下步骤：将含有镍盐、碱性化合物、表活剂的有机溶剂置于密闭的反应釜中，150-250℃下反应2-10h，再经过离心、洗涤、真空干燥得到单分散抗氧化纳米级镍粉；
其中，所述的碱性化合物为乙二胺、辛胺、十二胺、十六胺、油胺中的一种或一种以上混合物；所述的有机溶剂为C2-C8的烷基一元醇、N-甲基吡咯烷酮、苯乙醇、苯甲醇中的一种或一种以上混合物。
本方法为简单一步法制备纳米级镍粉，通过高温提供的能量赋予体系高的还原活性和高的制备效率，本方法适用于大批量制备纳米镍。
本发明的优选方案之一为所述的镍盐为醋酸镍、环己酸镍、柠檬酸镍、乙酰丙酮镍、硬脂酸镍中的一种或一种以上混合物。这些镍盐均为市售常规的产品，容易获得。
本发明的优选方案之一为所述的表活剂为PVP、聚丙烯酰胺中的一种或一种以上混合物。
本发明的优选方案之一为所述的镍盐质量浓度为0.5％-10％。浓度太低，制备效率太低，浓度太高，颗粒容易团聚。
本发明的优选方案之一为所述的碱性化合物与镍盐的质量比为2-18:1。质量比太低，颗粒容易团聚，质量比太高，制备成本高。
本发明的优选方案之一为所述的表活剂与镍盐的质量比为0.02-0.1:1。质量比太低或太高，颗粒容易团聚。
为了使获得纳米镍粉快速有效分离，本发明的优选方案之一为离心步骤中建议的离心转速为2000-8000转每分钟。
为了提高干燥效率，本发明的优选方案之一为真空干燥步骤真空度为0.092-0.097MPa。
本发明的另一目的在于提供一种单分散抗氧化纳米级镍粉，所述镍粉通过前述制备方法获得，具有分散性好、粒度分布窄、抗氧化能力强等特点。
本发明相对于现有技术的有益效果包括：
1)本发明通过“一步法”制备得到分散性佳的纳米镍粉，获得的镍粉粒度分布窄(径距小于1.2)，无需进行分级处理，且体系易于进行离心分离提纯。
2)所获得的纳米镍粉的表面包覆有少量的有机包覆物，能够提高纳米镍粉的抗氧化能力，氧含量低于1.5％。
3)本方法制备效率高、耗时短，适用于工业级大批量制备纳米镍。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行解释说明，但本发明不局限于此。
实施例1
取一定量的醋酸镍、油胺、PVP分别加入到辛醇和乙醇的混合物中，其中，醋酸镍的质量浓度为0.5％、油胺与醋酸镍的质量比为2:1、PVP与醋酸镍的质量比为0.02:1，辛醇和乙醇的质量比为4:1。混合均匀后置于密封的反应釜中，在250℃下反应4h，将产物离心、洗涤、真空干燥得到纳米镍粉。
实施例2
取一定量的硬脂酸镍、醋酸镍、十六胺、PVP分别加入到乙醇中，其中，硬脂酸镍、醋酸镍的质量比为1:10，镍盐的质量浓度为10％、十六胺与镍盐的质量比为10:1、PVP与镍盐的质量比为0.1:1。混合均匀后置于密封的反应釜中，在150℃下反应10h，将产物离心、洗涤、真空干燥得到纳米镍粉。
实施例3
取一定量的乙酰丙酮镍、十二胺、聚丙烯酰胺分别加入到N-甲基吡咯烷酮中，其中，乙酰丙酮镍的总质量浓度为2.5％、十二胺与镍化合物的质量比为18:1、聚丙烯酰胺与乙酰丙酮镍的质量比为0.05:1。混合均匀后置于密封的反应釜中，在220℃下反应6h，将产物离心、洗涤、真空干燥得到纳米镍粉。
对比例1
取一定量的硬脂酸镍、醋酸镍、十六胺、PVP分别加入到乙醇中，其中，硬脂酸镍、醋酸镍的质量比为1:10，镍盐的质量浓度为15％、十六胺与镍盐的质量比为0.2:1、PVP与镍盐的质量比为0.1:1。混合均匀后置于密封的反应釜中，在150℃下反应10h，将产物离心、洗涤、真空干燥得到镍粉。
对比例2
取一定量的硫酸镍、PVP分别加入到乙醇水溶液中，其中硫酸镍的浓度为10％、乙醇和水的质量比为1:1、PVP与镍盐的质量比为0.1:1，往混合体系中添加镍盐质量2倍的水合肼，在80℃下反应4h，将产物离心、洗涤、真空干燥得到镍粉。
实施例5
对实施例1、2、3和对比实施例1、2得到的镍粉进行性能测试，结果如下：
表1实施例和对比例获得材料的性能
D50 D90 径距 氧含量
实施例1 41 62 0.97 1.2％
实施例2 302 512 1.12 1.3％
实施例3 95 141 1.09 0.9％
对比例1 920 2400 2.01 1.5％
对比例2 2100 6700 2.29 2.3％
从上述结果可见，本发明制备的纳米镍具有分散性好、粒度分布窄、抗氧化能力强等特点。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种单分散抗氧化纳米级镍粉的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：将含有镍盐、碱性化合物、表活剂的有机溶剂置于密闭的反应釜中，150-250℃下反应2-10h，再经过离心、洗涤、真空干燥得到单分散抗氧化纳米级镍粉；
其中，所述的碱性化合物为乙二胺、辛胺、十二胺、十六胺、油胺中的一种或一种以上混合物；所述的有机溶剂为C2-C8的烷基一元醇、N-甲基吡咯烷酮、苯乙醇、苯甲醇中的一种或一种以上混合物；
所述的表活剂为PVP、聚丙烯酰胺中的一种或一种以上混合物；
所述的镍盐质量浓度为0.5％-10％
所述的碱性化合物与镍盐的质量比为2-18:1；
所述的表活剂与镍盐的质量比为0.02-0.1:1。
2.根据权利要求1所述的一种单分散抗氧化纳米级镍粉的制备方法，其特征在于，所述的镍盐为醋酸镍、环己酸镍、柠檬酸镍、乙酰丙酮镍、硬脂酸镍中的一种或一种以上混合物。
3.根据权利要求1所述的一种单分散抗氧化纳米级镍粉的制备方法，其特征在于，离心步骤离心转速为2000-8000转每分钟、真空干燥步骤真空度为0.092-0.097MPa。
4.一种单分散抗氧化纳米级镍粉，其特征在于，所述镍粉通过权利要求1-3任一项所述的制备方法制备得到。
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