CN1426865A - 一种制备纳米金属镍粉的方法 - Google Patents

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一种制备纳米金属镍粉的方法。该方法包括：(1)将硫酸镍配0.2－1.0mol/l的水溶液，(2)在水合肼水溶液中加入2－5重量‰硼氢化钾，得到溶液II；(3)将溶液I升温至50－80℃，加入溶液II，控制加料速度为20－40ml/s，反应后，即制得纳米金属镍粉。该方法反应速率快，还原率达到100％，镍粉粒经分布小于100nm，镍粉纯度大于98％。

Description

一种制备纳米金属镍粉的方法
技术领域
本发明涉及一种制备纳米金属镍粉的方法。
背景技术
纳米超细镍粉因其具有极大的体积效应和表面效应，在磁性、热阻、化学活性等方面许多特殊性，应用前景十分广阔。例如，超细镍粉可制成导电浆料代替贵金属；可用于固体推进剂的助燃剂和工程******；可用于高性能化工及冶金用催化剂，还可用于磁记录材料等。
金属镍粉的制造方法长期以来为人们所关注，而传统方法制备出来的镍粉通常是微米级或者亚微米级的，如羰基镍热解法，氢催化还原法，化学还原法。近年来，随着纳米技术热的兴起，对纳米镍粉的制备技术开发了一些新方法，其中有物理法，如等离子体溅射法；物理化学法，如微波等离子体化学合成法，球磨化学反应法；而应用较多的仍然是化学法，如化学气相沉积法，溶胶凝胶法，水热法，羧酸盐热解法等等。申请人曾在碱性水溶液中用锌还原卤化镍制备出平均粒径5nm的超细镍粉，这是利用置换反应在锌粉颗粒表面形成纳米镍粉包覆层，然后交替用稀酸和浓碱将过量的锌溶出，得到纳米镍粉。该方法的优点是制备的镍粉很细，通常在30nm以下，但反应收率较低，纯度不够高。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备纳米金属镍粉的方法，该方法的反应速率快，还原率高，镍粉粒径分布小于100nm。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：这种制备纳米金属镍粉的方法包括下述步骤：
(1)将硫酸镍配成0.2-1.0mol/l的水溶液，分别用氨水和稀硫酸调节pH值为8-10，再加入少量分散剂，得到溶液I；
(2)在水合肼水溶液中，加入硼氢化钾，得到溶液II，硼氢化钾占溶液II的2-5重量‰；
(3)将溶液I升温至50-80℃，剧烈搅拌下加入溶液II，反应后得到黑色粉末，即为纳米金属镍粉。
在上述步骤(3)中，反应时间为15-30min。
在本发明中，在上述步骤(3)中，溶液II的加料速度为20-40ml/s。
在上述步骤(3)中，水合肼与硫酸镍的重量比控制为2-3∶1。
在上述步骤(2)中，所用的水合肼的水溶液浓度为通常所使用的浓度20-25重量％。
在上述步骤(2)中，硼氢化钾占溶液II的最佳范围为3-4重量‰。
在上述步骤(1)中，分散剂的加入量为溶液I的2-5重量‰。
水合肼是制备金属粉末常用的还原剂，它与硫酸镍的还原反应如下：
ΔG°＝-262.4KJ
该反应在热力学上是可行的，但单纯用水合肼作还原剂其动力学性能差，反应最初很难进行。硼氢化钾是一种强还原剂，它率先与镍盐反应生成细小晶核，对整个还原反应起到推动作用，使反应在很短的时间内完成，有利于生成粒径分布＜100nm的超细镍粉。
附图说明
图1为硫酸镍浓度对镍粉平均粒径影响的曲线图
图2a为硫酸镍的浓度为0.2mol/l条件下制得的镍粉的TEM照片(×5000)
图2b为硫酸镍的浓度为1.0mol/l条件下制得的镍粉的TEM照片(×5000)
图3为硼氢化钾对反应速度影响的曲线图
图4为硼氢化钾对平均粒径影响的曲线图
图5a为硼氢化钾用量为2重量％‰时镍粉的TEM照片(×50000)
图5b为硼氢化钾用量为3.5重量‰时镍粉的TEM照片(×50000)
图6为反应温度对反应速度影响的曲线图
图7为反应温度对平均粒径影响的曲线图
图8a为反应温度为50℃时镍粉的TEM照片(×50000)
图8b为反应温度为70℃时镍粉的TEM照片(×50000)
图9为加料速度对反应速度影响的曲线图
图10为加料速度对平均粒径影响的曲线图
图11a为加料速度为20ml/s条件下的镍粉TEM照片(×5000)
图11b为加料速度为30ml/s条件下的镍粉TEM照片(×5000)
图12为纳米金属镍粉的EDS谱图
具体实施方式
实施例1
将硫酸镍配成0.2mol/l的水溶液，分别用氨水和稀硫酸调节pH值为9，加入3重量‰分散剂，得到溶液I；其中，分散剂的重量千分比为分散剂占溶液II的重量千分数，以下实施例均同。将50重量％的水合肼水溶液配成20重量％的水合肼水溶液，加入3重量‰硼氢化钾，得到溶液II；其中，硼氢化钾的重量千分数为硼氢化钾占溶液II的重量千分数，以下实施例均同。将溶液I升温至70℃，剧烈搅拌下以30ml/s的加料速度加入溶液II，其中，水合肼与硫酸镍的重量比控制为2.5∶1，反应20min得到黑色粉末，经二次水数次清洗，在氩气氛中低温干燥8h，得到纳米镍粉。
实施例2-5
实施例2-5中的除将硫酸镍配成不同浓度的水溶液外，其它的条件都与实施例1相同。其中，实施例2中的硫酸镍配成0.4mol/l的水溶液；实施例3中的硫酸镍配成0.6mol/l的水溶液；实施例4中的硫酸镍配成0.8mol/l的水溶液；实施例5中的硫酸镍配成1mol/l的水溶液；
在上述5个实施例中，硫酸镍的浓度对镍粉平均粒径的影响如图1所示。在0.2mol/l和1mol/l两个不同硫酸镍浓度下镍粉的形貌和颗粒大小见图2a、b中的TEM照片。
从图1、图2a、b可见，随着硫酸镍浓度的增大，镍粉的平均粒径也增大，通常认为，纳米粒子的形成需在较稀的溶液中进行，这是因为浓度小则晶核间由碰撞而发生凝聚形成大颗粒的机会也就减少。实验表明，要得到粒径分布在100nm以下的纳米镍粉，镍盐的浓度应小于1.0mol/l。
实施例6
将硫酸镍配成0.25mol/l的水溶液，分别用氨水和稀硫酸调节pH值为9，加入3重量％‰分散剂，得到溶液I；将50重量％的水合肼水溶液配成20重量％的水合肼水溶液，加入1重量‰硼氢化钾，得到溶液II；将溶液I升温至70℃，剧烈搅拌下以35ml/s的加料速度加入溶液II，其中，水合肼与硫酸镍的重量比控制为2.5∶1，反应20min得到黑色粉末，经二次水数次清洗，在氩气氛中低温干燥8h，得到纳米镍粉。
实施例7-10
实施例7-10中的除采用不同的加入量的硼氢化钾外，其它的条件都与实施例6相同。其中，实施例7中的硼氢化钾的加入量为2重量‰；实施例8中的硼氢化钾的加入量为3重量‰；实施例9中的硼氢化钾的加入量为4重量％‰；实施例10中的硼氢化钾的加入量为5重量‰。
硼氢化钾的加入量对反应速度和超细镍粉的平均粒径有很大的影响，如图3、图4所示。图5a、b分别是硼氢化钾加入量为2重量‰、3.5重量‰条件下制备的纳米镍粉的TEM照片。可以看到，在一定范围内，随着添加剂加入量的增加，反应速度增加，平均粒径呈减小趋势，但并非硼氢化钾加入量越多越好，一般控制在2-5重量‰，最佳控制范围在3-4重量‰。如果添加剂用量偏大，瞬间产生的晶核较多却来不及分散，反而容易聚集长大。
实施例11
将硫酸镍配成0.3mol/l的水溶液，分别用氨水和稀硫酸调节pH值为9，加入3重量‰分散剂，得到溶液I；将50重量％的水合肼水溶液配成20重量％的水合肼水溶液，加入3重量‰硼氢化钾，得到溶液II；将溶液I升温至50℃，剧烈搅拌下以30ml/s的加料速度加入溶液II，其中，水合肼与硫酸镍的重量比控制为2.5∶1，反应20min得到黑色粉末，经二次水数次清洗，在氩气氛中低温干燥8h，得到纳米镍粉。
实施例12-14
实施例12-14中的除采用不同的反应温度外，其它的条件都与实施例11相同。其中，实施例12-14的反应温度分另为60℃、70℃、80℃。
反应温度对反应速度的影响较大，随着反应温度的升高，反应速度加快，但反应温度太高，溶液可能发生暴沸，因此反应温度控制以50-80℃为宜。图6、图7分别是反应温度对反应速度和平均粒径的影响曲线，图8a、b分别是反应温度为50℃、70℃条件下的镍粉TEM照片。可见，反应温度升高，纳米镍粉的平均粒径变小。
实施例15
将硫酸镍配成0.3mol/l的水溶液，分别用氨水和稀硫酸调节pH值为9，加入3重量‰分散剂，得到溶液I；将50重量％的水合肼水溶液配成20重量％的水合肼水溶液，加入3重量‰硼氢化钾，得到溶液II；将溶液I升温至70℃，剧烈搅拌下以10ml/s的加料速度加入溶液II，其中，水合肼与硫酸镍的重量比控制为2.5∶1，反应20min得到黑色粉末，经二次水数次清洗，在氩气氛中低温干燥8h，得到纳米镍粉。
实施例16-18
实施例16-18中的除采用不同的加料速度时，其它的条件都与实施例15相同。其中，实施例16-18的加料速度分别为20ml/s、30ml/s、40ml/s。
溶液II的加料速度对反应速度和纳米镍粉的平均粒径有较大影响。在一定范围内，随着加料速度的增加，反应速度加快，镍粉平均粒径变细，但倘若加料速度太快，还原剂来不及分散，使反应速度变慢，且因局部浓度偏高，导致颗粒大小不均匀，粒径分布变宽，因此要严格控制加料速度。加料速度对反应速度和平均粒径的影响分别见图9和图10。图11a、b分别是不同加料速度为20ml/s、30ml/s条件下的镍粉TEM照片。从图中可以看到，加料速度以20-40ml/s为好。
图12是本发明的方法所制备的纳米镍粉的EDS谱图。图中0.9、7.5、8.2KeV为Ni的特征峰，而8.0、8.9KeV为铜网的Cu峰，0.2、0.4KeV分别是有机膜的C、O峰，无其它杂质峰，可见，制备的纳米镍粉纯度大于98％。
本发明的制备方法具有下述优点：
1、通常用水合肼作还原剂制备超细镍粉，反应速度慢，还原率低，而本发明中加入硼氢化钾之后，明显提高反应速率，还原率达到100％，镍粉粒径分布小于100nm。
2、制备纳米镍粉的理想工艺条件是反应温度50-80℃，加料速度20-40ml/s，镍盐浓度小于1.0mol/l，硼氢化钾的用量2-5重量‰。
3、TEM观察到制备的纳米镍粉，粒径分布30-70nm，大致为球形。EDS分析表明镍粉纯度大于98％。

Claims (3)

1、一种制备纳米金属镍粉的方法，其特征在于：该方法包括下述步骤：
(1)将硫酸镍配成0.2-1.0mol/l的水溶液，分别用氨水和稀硫酸调节pH值为8-10，再加入少量分散剂，得到溶液I；
(2)在水合肼水溶液中，加入硼氢化钾，得到溶液II，硼氢化钾占溶液II的2-5重量‰；
(3)将溶液I升温至50-80℃，剧烈搅拌下加入溶液II，反应后得到黑色粉末，即为纳米金属镍粉。
2、根据权利要求1所述的制备纳米金属镍粉的方法，其特征在于：在上述步骤(3)中，溶液II的加料速度为20-40ml/s。
3、根据权利要求1或2所述的制备纳米金属镍粉的方法，其特征在于：在上述步骤(2)中，硼氢化钾占溶液II的3-4重量‰。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1319685C (zh) * 2005-01-13 2007-06-06 南京大学 一种纳米金属镍粉的制备方法
CN100389916C (zh) * 2006-04-14 2008-05-28 北京科技大学 共沉淀-共还原制备超细合金粉末的方法
CN100441348C (zh) * 2006-05-12 2008-12-10 天津大学 金属纳米镍管及制备方法
CN100509220C (zh) * 2006-03-17 2009-07-08 金川集团有限公司 一种制备亚微米级球形镍粉的方法
CN102554259A (zh) * 2012-02-07 2012-07-11 宇辰新能源材料科技无锡有限公司 粒度可控球形亚微米镍粉的制备方法
CN103894623A (zh) * 2014-03-19 2014-07-02 深圳航天科技创新研究院 一种抗氧化超细镍粉的制备方法
CN105081347A (zh) * 2015-09-07 2015-11-25 赣州市华新金属材料有限公司 一种低松比高纯度球形超细镍粉的常压生产方法
CN105170992A (zh) * 2015-09-07 2015-12-23 赣州市华新金属材料有限公司 一种大比表面积高纯度超细镍粉的常压生产方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1319685C (zh) * 2005-01-13 2007-06-06 南京大学 一种纳米金属镍粉的制备方法
CN100509220C (zh) * 2006-03-17 2009-07-08 金川集团有限公司 一种制备亚微米级球形镍粉的方法
CN100389916C (zh) * 2006-04-14 2008-05-28 北京科技大学 共沉淀-共还原制备超细合金粉末的方法
CN100441348C (zh) * 2006-05-12 2008-12-10 天津大学 金属纳米镍管及制备方法
CN102554259A (zh) * 2012-02-07 2012-07-11 宇辰新能源材料科技无锡有限公司 粒度可控球形亚微米镍粉的制备方法
CN102554259B (zh) * 2012-02-07 2015-03-18 宇辰新能源材料科技无锡有限公司 粒度可控球形亚微米镍粉的制备方法
CN103894623A (zh) * 2014-03-19 2014-07-02 深圳航天科技创新研究院 一种抗氧化超细镍粉的制备方法
CN103894623B (zh) * 2014-03-19 2016-08-17 深圳航天科技创新研究院 一种抗氧化超细镍粉的制备方法
CN105081347A (zh) * 2015-09-07 2015-11-25 赣州市华新金属材料有限公司 一种低松比高纯度球形超细镍粉的常压生产方法
CN105170992A (zh) * 2015-09-07 2015-12-23 赣州市华新金属材料有限公司 一种大比表面积高纯度超细镍粉的常压生产方法

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