RU2550070C1 - Procedure for production of ultra-micro-dispersed powder of nickel oxide - Google Patents
Procedure for production of ultra-micro-dispersed powder of nickel oxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2550070C1 RU2550070C1 RU2014103756/02A RU2014103756A RU2550070C1 RU 2550070 C1 RU2550070 C1 RU 2550070C1 RU 2014103756/02 A RU2014103756/02 A RU 2014103756/02A RU 2014103756 A RU2014103756 A RU 2014103756A RU 2550070 C1 RU2550070 C1 RU 2550070C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- nickel oxide
- powder
- production
- electrodes
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения порошков оксидов металлов, а именно к способам получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля. Полученный порошок может быть использован для приготовления катализаторов, которые используются в синтезе углеродных нанотрубок.The invention relates to methods for producing powders of metal oxides, and in particular to methods for producing ultramicrodispersed powder of nickel oxide. The resulting powder can be used to prepare catalysts that are used in the synthesis of carbon nanotubes.
Существуют различные способы получения ультрамикродисперсных частиц никеля и его оксида. Их условно можно разделить на три группы: химические; физические и физико-химические способы.There are various methods for producing ultramicrodispersed particles of nickel and its oxide. They can conditionally be divided into three groups: chemical; physical and physico-chemical methods.
1. Химические способы1. Chemical methods
К ним относится газофазное осаждение, восстановление в твердой и жидкой фазе, пиролиз, золь-гель технологии.These include gas-phase deposition, reduction in solid and liquid phase, pyrolysis, sol-gel technology.
Метод синтеза наноразмерных частиц оксида никеля состоит в осаждении его из азотнокислых растворов в спиртовой среде (этанол, пропанол) разбавленным раствором гидроксида натрия при температуре 60…80°C, с последующим промыванием осадков водой, и просушиванием при температуре 50°C. Полученные гидратированные оксиды никеля NiO·nH2O имеют удельную поверхность 280 мг/см2 [Л.Н. Трушникова, В.В. Соколов, В.В. Баковец. Получения наноразмерных частиц оксидов церия, меди, кобальта и никеля // Вторая всероссийская конференция по наноматериалам «Нано-2007». 13-16 марта 2007 года. Новосибирск. С.248]. Одной из проблем получения таких материалов из водных растворов является агломерация ультратонких частиц. Для предотвращения слипания используют органические жидкости, в том числе спирты. Этот дорогой и малопроизводительный способ находит применение только в лабораториях и для специальных целей.The method for the synthesis of nanosized particles of nickel oxide consists in precipitating it from nitric acid solutions in an alcohol medium (ethanol, propanol) with a dilute solution of sodium hydroxide at a temperature of 60 ... 80 ° C, followed by washing the precipitates with water, and drying at a temperature of 50 ° C. The resulting hydrated nickel oxide NiO · nH 2 O having a specific surface of 280 mg / cm 2 [LN Trushnikova, V.V. Sokolov, V.V. Bakovets. Obtaining nanosized particles of cerium, copper, cobalt and nickel oxides // Second All-Russian Conference on Nanomaterials "Nano-2007". March 13-16, 2007. Novosibirsk S.248]. One of the problems of obtaining such materials from aqueous solutions is the agglomeration of ultrafine particles. Organic liquids, including alcohols, are used to prevent sticking. This expensive and inefficient method is used only in laboratories and for special purposes.
Существует метод синтеза нанодисперсного порошка оксида никеля осаждением из растворов, в которых в качестве исходных реагентов используется нитрат никеля, а осадителем служит карбонат аммония [А.Г. Белоус, О.З. Янчевский, А.В. Крамаренко. Получение наноразмерных частиц оксидов никеля и кобальта из растворов // Журнал прикладной химии, 2006, №3. С.353-357]. Образовавшиеся при термическом разложении основных карбонатов частицы оксида никеля имеют округлую форму с размерами частиц 5…10 нм.There is a method for the synthesis of nanodispersed nickel oxide powder by precipitation from solutions in which nickel nitrate is used as the initial reagent, and ammonium carbonate is the precipitator [A.G. Belous, O.Z. Yanchevsky, A.V. Kramarenko. Obtaining nanosized particles of nickel and cobalt oxides from solutions // Journal of Applied Chemistry, 2006, No. 3. S.353-357]. The particles of nickel oxide formed during thermal decomposition of basic carbonates have a rounded shape with particle sizes of 5 ... 10 nm.
Наночастицы никеля синтезируют радиционно-химическим методом в обратных мицеллах [С.В. Горностаева, А.А. Ревин. Синтез и свойства наноразмерных частиц никеля и нанокомпозитов на их основе // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2008. №4. С.400-403]. Для приготовления раствора используют кристаллогидрат нитрата никеля и тридистиллированную воду. Для получения обратных мицелл в качестве поверхностно-активного состава использовали раствор бис-(2-этилгексил) и сульфосукцината натрия в изооктане. Адсорбция наночастиц никеля проводится на силохроме. Приготовленный раствор облучают на установке РХМ-γ-20 (источник 60Co). Мощность поглощения дозы облучения по ферросульфатному дозиметру равна 0,26 Гр/с. Значение дозы облучения - 17,8 кГр. Полученные наночастицы никеля имеют сферическую форму и размеры порядка 1…100 нм. Обнаружено, что в кислороде воздуха металлические частицы никеля окисляются до наночастиц оксида никеля(II).Nickel nanoparticles are synthesized by the traditional chemical method in reverse micelles [S.V. Gornostaeva A.A. Revin. Synthesis and properties of nanosized particles of nickel and nanocomposites based on them // Physicochemistry of the surface and protection of materials. 2008. No4. S.400-403]. To prepare the solution, nickel nitrate crystalline hydrate and tri-distilled water are used. To obtain reverse micelles, a solution of bis (2-ethylhexyl) and sodium sulfosuccinate in isooctane was used as a surface-active composition. Nickel nanoparticles are adsorbed on silochrome. The prepared solution is irradiated on a RXM-γ-20 apparatus (source 60 Co). The absorption rate of the radiation dose by the ferrosulfate dosimeter is 0.26 Gy / s. The dose value is 17.8 kGy. The obtained nickel nanoparticles have a spherical shape and sizes of the order of 1 ... 100 nm. It was found that in air oxygen, metallic particles of nickel are oxidized to nickel (II) oxide nanoparticles.
Предложен способ получения нанодисперсных частиц оксида никеля химическим восстановлением из водных растворов солей никеля [А.Л. Новожилов, Г.В. Нарсеева, А.В. Серов. Получение наночастиц никеля // VII Международная конференция. Кисловодск - Ставрополь: СевКавГТУ, 2007. - 510 с.]. В качестве стабилизатора используют 1% водный раствор поливинилового спирта, в качестве восстановителя применяют боргидрид натрия. При этом концентрацию сульфата никеля варьируют от 0,1 до 0,001 моль/дм3, боргидрида натрия - от 1,0 до 0,01 моль/дм3. Получаемая суспензия весьма устойчива и сохраняется во взвешенном состоянии более недели. Размеры частиц в среднем составляют 280 нм при большой асимметрии кривой распределения в сторону увеличения размера частиц.A method is proposed for producing nanodispersed particles of nickel oxide by chemical reduction from aqueous solutions of nickel salts [A.L. Novozhilov, G.V. Narseeva A.V. Serov. Obtaining Nickel Nanoparticles // VII International Conference. Kislovodsk - Stavropol: SevKavSTU, 2007. - 510 p.]. A 1% aqueous solution of polyvinyl alcohol is used as a stabilizer; sodium borohydride is used as a reducing agent. In this case, the concentration of nickel sulfate varies from 0.1 to 0.001 mol / dm 3 , sodium borohydride - from 1.0 to 0.01 mol / dm 3 . The resulting suspension is very stable and remains in suspension for more than a week. Particle sizes averaged 280 nm with a large asymmetry of the distribution curve in the direction of increasing particle size.
Порошок никеля получают путем восстановления из растворов солей никеля элементарным фосфором, взятым в активной форме в щелочной среде, причем перед восстановлением в исходные растворы вводят силиконовый жир [А.С. №1479539, кл. С22B 23/04, 16.03.87, опубл. 15.05.89]. Получающиеся порошки отличаются высокими ферромагнитными свойствами, а также малым насыпным весом.Nickel powder is obtained by reduction from solutions of nickel salts with elemental phosphorus taken in an active form in an alkaline medium, and silicone fat is introduced into the initial solutions before reduction [A.S. No. 1479539, class C22B 23/04, 03.16.87, publ. 05/15/89]. The resulting powders are characterized by high ferromagnetic properties, as well as low bulk density.
Известен способ выделения порошка никеля из отработанных растворов химического никелирования, включающий восстановление его из растворов гипофосфитом натрия, отличающийся тем, что с целью снижения содержания ионов никеля в растворе до предельно допустимых концентраций в отходах гальванических производств восстановление никеля проводят в присутствии порошка никеля при pH 6,5…7,0, температурах 65…70°C и соотношении содержания ионов никеля и гипофосфата натрия 1:5 [А.С. №1673616, кл. С22В 3//44, С22В 23/00, 31.05.89, опубл. 30.08.91].A known method of separating nickel powder from spent solutions of chemical nickel plating, including recovering it from solutions with sodium hypophosphite, characterized in that in order to reduce the content of nickel ions in the solution to the maximum allowable concentration in the wastes of galvanic production, nickel recovery is carried out in the presence of nickel powder at pH 6, 5 ... 7.0, temperatures 65 ... 70 ° C and the ratio of the content of nickel ions and sodium hypophosphate 1: 5 [A.S. No. 1673616, cl. С22В 3 // 44, С22В 23/00, May 31, 89, publ. 08/30/91].
Известны способы получения порошка никеля путем восстановления его солей водородом: по способу [Заявка ФРГ №2244746, кл. С22В 23/04, опубл. 10.07.75] раствор двухлористого никеля обрабатывают газообразным аммиаком или водным раствором аммиака, полученный осадок Ni(NH3)6Cl2 отделяют фильтрованием, сушат до частичного превращения в Ni(NH3)2Cl2 и восстанавливают при 450…1000°C водородом; по способу [Заявка Франции №2227336, кл. С22В 23/04, В22А 9/00, опубл. 27.12.75] исходный раствор соли никеля обрабатывают оксалатом щелочного металла, образовавшийся осадок восстанавливают в автоклаве водородом в присутствии гидроксида щелочного металла.Known methods for producing nickel powder by restoring its salts with hydrogen: according to the method [Application of Germany No. 2244746, class. C22B 23/04, publ. 07/10/75] a solution of nickel dichloride is treated with gaseous ammonia or aqueous ammonia, the resulting precipitate of Ni (NH 3 ) 6 Cl 2 is separated by filtration, dried until it is partially converted to Ni (NH 3 ) 2 Cl 2 and reduced at 450 ... 1000 ° C with hydrogen ; by the method [Application of France No. 2227336, class. С22В 23/04, В22А 9/00, publ. 12.27.75] the initial solution of nickel salt is treated with alkali metal oxalate, the precipitate formed is autoclaved with hydrogen in the presence of alkali metal hydroxide.
Предложен способ получения никелевого порошка методом водородного осаждения в автоклаве при повышенной температуре и давлении [А.С. №1126374, кл. B22F 9/24, С22В 23/04, 18.05.82, опубл. 30.11.84].A method for producing nickel powder by the method of hydrogen deposition in an autoclave at elevated temperature and pressure is proposed [A.S. No. 1126374, cl. B22F 9/24, C22B 23/04, 05/18/82, publ. 11/30/84].
С целью повышения активности порошка и удешевления процесса осаждение ведут из водной пульпы карбоната никеля с добавкой сульфат-иона в количестве, эквивалентном 0,05 моль никеля на 1 моль карбоната никеля, а после осаждения пульпы вводят ингибитор с восстановительными свойствами. В качестве ингибитора используют муравьиную кислоту в количестве 0,5…2 г на 1 дм3 пульпы никелевого порошка.In order to increase the activity of the powder and reduce the cost of the process, precipitation is carried out from an aqueous pulp of nickel carbonate with the addition of sulfate ion in an amount equivalent to 0.05 mol of nickel per 1 mol of nickel carbonate, and after deposition of the pulp an inhibitor with reducing properties is introduced. As an inhibitor, formic acid is used in an amount of 0.5 ... 2 g per 1 dm 3 of pulp of nickel powder.
2. Физические способы2. Physical methods
К ним относятся приемы, основанные на процессах испарения и конденсации. Порошки образуются в результате фазового перехода пар - твердое тело или пар - жидкость - твердое тело в газовом объеме либо на охлаждаемой поверхности.These include techniques based on the processes of evaporation and condensation. Powders are formed as a result of a phase transition of a vapor — a solid or steam — a liquid — a solid in a gas volume or on a cooled surface.
Разработан новый технологический процесс производства нанопорошка никеля в атмосфере различных газов - воздух, аргон, азот, гелий, ксенон. Процесс заключается в испарении твердых природных или техногенных исходных материалов с последующим быстрым охлаждением высокотемпературного пара и конденсацией вещества в виде наночастиц [С.П. Бардаханов, А.И. Корчагин, Н.К. Куксанов, А.В. Лаврухин, Р.А. Салимов, С.Н. Фадеев, В.В. Черепков. Получение нанодисперсных порошков на мощном ускорителе электронов при атмосферных условиях // Лаврентьевские чтения по математике, механике и физике. Новосибирск, 27-31 мая, 2005 г. http://www.ict.nsc.ru/ws/show_abstract.dhtml?ru+120+66]. Последние могут иметь различные размеры от 10 до 500 нм. Процесс обеспечивает температуру, достаточную для испарения любого материала, при скорости нагрева более 1000 К/с. Дополнительным преимуществом является меньшее число стадий производства.A new technological process has been developed for the production of nickel nanopowder in the atmosphere of various gases - air, argon, nitrogen, helium, xenon. The process consists in the evaporation of solid natural or man-made starting materials, followed by rapid cooling of high-temperature steam and the condensation of a substance in the form of nanoparticles [S.P. Bardakhanov, A.I. Korchagin, N.K. Kuksanov, A.V. Lavrukhin, R.A. Salimov, S.N. Fadeev, V.V. Cherepkov. Obtaining nanodispersed powders on a powerful electron accelerator under atmospheric conditions // Lavrentiev readings in mathematics, mechanics and physics. Novosibirsk, May 27-31, 2005 http://www.ict.nsc.ru/ws/show_abstract.dhtml?ru+120+66]. The latter can have various sizes from 10 to 500 nm. The process provides a temperature sufficient to vaporize any material at a heating rate of more than 1000 K / s. An additional advantage is the lower number of production stages.
Получение порошка оксида никеля осуществляется также электрическим взрывом никелевой проволоки с различными диаметрами и длиной [Ю.А. Котов, А.В. Багазеев, И.В. Бекетов. Характеристика порошков оксида никеля, полученных электрическим взрывом проволоки // Журнал технической физики. 2005, том 75, вып. 10. С.39-41]. Применяют разрядный контур с индуктивностью 0,5 мкГн и емкостью батареи конденсаторов 3,2 мкФ. Зарядное напряжение изменяют от 10 до 33 кВ. Взрыв проводят при нормальном давлении в смеси азота и кислорода и изменении концентрации последнего от 10 до 30%. Получаемые частицы имеют разнообразную форму как монокристаллической, так и поликристаллической структуры с размером частиц около 100 нм.Nickel oxide powder is also produced by electric explosion of nickel wire with various diameters and lengths [Yu.A. Kotov, A.V. Bagazeev, I.V. Beketov. Characterization of nickel oxide powders obtained by electric wire explosion // Journal of Technical Physics. 2005, Volume 75, Issue 10. S.39-41]. A discharge circuit with an inductance of 0.5 μH and a capacitor bank capacity of 3.2 μF is used. Charging voltage varies from 10 to 33 kV. The explosion is carried out at normal pressure in a mixture of nitrogen and oxygen and changing the concentration of the latter from 10 to 30%. The resulting particles have a diverse form of both single-crystal and polycrystalline structures with a particle size of about 100 nm.
3. Физико-химические методы3. Physicochemical methods
К ним относятся процессы испарение - конденсация с участием химических реакций, электроосаждение, сушка - вымораживанием.These include evaporation - condensation involving chemical reactions, electrodeposition, drying - by freezing.
Ультрамикродисперсный порошок оксида никеля может быть получен с помощью метода сушки вымораживанием [Roehrig F.K., Wright Т.R. Freeze drying: a unigue approach to the synthesis of ultrafine powders. - J. Vac. Sci. and Techn., 1972. 9. №6. P.1368-1372]. Из исходных материалов, в частности солей металлов, приготавливают раствор необходимого состава, который быстро замораживает путем распыления в камеру с криогенной средой (например, с жидким азотом). Затем давление газовой среды над замороженными гранулами уменьшают таким образом, чтобы оно было ниже точки равновесия, образовавшейся при охлаждении системы, и материал нагревают в вакууме до возгонки растворителя. Полученный продукт состоит из тончайших пористых гранул одинакового состава. Дальнейшая их обработка зависит от назначения конечного порошка. Прокаливанием гранул в воздухе можно получить оксиды никеля, восстановлением - порошок соответствующего металла.The ultramicrodispersed nickel oxide powder can be obtained by freeze-drying [Roehrig F.K., Wright T.R. Freeze drying: a unigue approach to the synthesis of ultrafine powders. - J. Vac. Sci. and Techn., 1972. 9. No. 6. P.1368-1372]. From the starting materials, in particular metal salts, a solution of the required composition is prepared, which quickly freezes by spraying into a chamber with a cryogenic medium (for example, with liquid nitrogen). Then the pressure of the gaseous medium above the frozen granules is reduced so that it is below the equilibrium point formed during cooling of the system, and the material is heated in vacuum until the solvent is sublimated. The resulting product consists of the finest porous granules of the same composition. Their further processing depends on the purpose of the final powder. By calcining the granules in air, nickel oxides can be obtained; reduction, the powder of the corresponding metal.
Порошок никеля получают электролизом аммиачных растворов сернокислого никеля (исходным материалом является NiSO4·7H2O). Электролит содержит 5…15 г/дм3 никеля (Ni2+), 75…80 г/дм3 сульфата аммония, 2…3 г/дм3 серной кислоты, 40…50 г/дм3 хлорида аммония и до 200 г/дм3 хлорида натрия. Электролиз ведут при температуре электролита 35…55°C, плотности тока 1000…3000 А/м2 и напряжении на ванне 10…15 В. Выход по току составляет до 90…94%, а расход электроэнергии около 3000 кВт·ч/т [Либенсон Г.А. Основы порошковой металлургии. М.: Металлургия. 1975. 250 с.].Nickel powder is obtained by electrolysis of ammonia solutions of nickel sulfate (starting material is NiSO 4 · 7H 2 O). The electrolyte contains 5 ... 15 g / dm 3 nickel (Ni 2+ ), 75 ... 80 g / dm 3 ammonium sulfate, 2 ... 3 g / dm 3 sulfuric acid, 40 ... 50 g / dm 3 ammonium chloride and up to 200 g / dm 3 sodium chloride. The electrolysis is carried out at an electrolyte temperature of 35 ... 55 ° C, a current density of 1000 ... 3000 A / m 2 and a bath voltage of 10 ... 15 V. The current output is up to 90 ... 94%, and the electric power consumption is about 3000 kWh / t [ Libenson G.A. Fundamentals of powder metallurgy. M .: Metallurgy. 1975.250 p.].
Описан процесс получения порошков оксидов никеля электролизом на симметричном переменном токе (50 Гц), согласно которому максимальная скорость разрушения никеля - 20 мг/(см2·ч) наблюдается в 46% растворе гидроксида натрия при плотности тока 2,5 А/см2, температуре электролита 70°C [В.В. Коробочкин. Разрушение никеля и кадмия при электролизе переменным током промышленной частоты // Известия Томского политехнического университета. 2003. №1. С.23-24].The process of obtaining nickel oxide powders by electrolysis on a symmetric alternating current (50 Hz) is described, according to which the maximum rate of nickel destruction is 20 mg / (cm 2 · h) is observed in 46% sodium hydroxide solution at a current density of 2.5 A / cm 2 , electrolyte temperature 70 ° C [V.V. Korobochkin. The destruction of nickel and cadmium during electrolysis with alternating current of industrial frequency // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. 2003. No1. S.23-24].
Существует способ получения порошка оксида никеля, описанный в патенте [Патент на изобретение №2428495, Российская Федерация, МПК7 С22В 23/00 (2006. 01), С25 5/02 (2006. 01) Способ получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля. А.Б. Килимник, Е.Ю. Никифорова], где процесс получения порошка оксида никеля осуществляется из никелевых электродов на переменном токе 50 Гц при нагревании в щелочной среде, при этом электролиз проводят на асимметричном переменном токе с плотностью тока анодного и катодного полупериодов 2,5 А/см2 и 0,5…2 А/см2 соответственно.There is a method for producing nickel oxide powder described in the patent [Patent for invention No. 2428495, Russian Federation, IPC7 С22В 23/00 (2006. 01), С25 5/02 (2006. 01) Method for producing ultramicrodispersed nickel oxide powder. A.B. Kilimnik, E.Yu. Nikiforov], where the process for producing nickel oxide powder of the nickel electrode is carried out on an alternating current of 50 Hz while heating in an alkaline medium, wherein the electrolysis is carried out on an asymmetric alternating current with a current density of anodic and cathodic half-periods of 2.5 A / cm 2 and 0.5 ... 2 A / cm 2, respectively.
Описан процесс получения порошка оксида никеля, где с целью достижения наибольшей скорости образования порошка оксида никеля, электролиз проводят при частоте тока 20 Гц. [Заявка №2011141081/02, Российская Федерация, МПК С22В 23/00, дата подачи заявки 10.10.2011. А.Б. Килимник, Е.Ю. Острожкова, Е.С. Бакунин. Способ получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля на переменном токе]The process of producing nickel oxide powder is described, where, in order to achieve the highest rate of formation of nickel oxide powder, electrolysis is carried out at a current frequency of 20 Hz. [Application No. 2011141081/02, Russian Federation, IPC С22В 23/00, the filing date of the application is 10/10/2011. A.B. Kilimnik, E.Yu. Ostrozhkova, E.S. Bakunin. A method of obtaining ultramicrodispersed powder of Nickel oxide on alternating current]
Наиболее близким по технической сущности и получаемому эффекту к заявляемому способу является метод получения оксида никеля, описанный в автореферате [Острожкова Е.Ю. «Кинетика и аппаратурное оформление процесса получения порошка оксида никеля на переменном токе». Автореферат диссертации. Тамбов, 2011] (прототип). Получение ультрамикродисперсного порошка оксида никеля из никелевых электродов по этому способу осуществляется в 17 М растворе гидроксида натрия в термостатируемой ячейке при температуре 70°C на переменном асимметричном токе частотой 50 Гц с плотностью тока анодного и катодного полупериода 2,5 А/см2 и 1 А/см2 соответственно и наложении ультразвука частотой 20…100 кГц. Постоянную температуру раствора, равную 70°С, в ячейке поддерживают при помощи термостата с точностью 0,5°С. При этом максимальная поверхностная скорость разрушения никеля составляет 128 мг/(см2·ч).The closest in technical essence and the effect obtained to the claimed method is the method for producing nickel oxide described in the abstract [Ostrozhkova E.Yu. "Kinetics and instrumentation of the process for producing nickel oxide powder on alternating current." Abstract of dissertation. Tambov, 2011] (prototype). Obtaining ultramicrodispersed powder of Nickel oxide from Nickel electrodes by this method is carried out in a 17 M solution of sodium hydroxide in a thermostatic cell at a temperature of 70 ° C at an asymmetric alternating current frequency of 50 Hz with a current density of the anode and cathode half-cycle of 2.5 A / cm 2 and 1 A / cm 2, respectively, and the imposition of ultrasound with a frequency of 20 ... 100 kHz. A constant solution temperature of 70 ° C is maintained in the cell using a thermostat with an accuracy of 0.5 ° C. In this case, the maximum surface rate of nickel destruction is 128 mg / (cm 2 · h).
Предлагаемый нами способ получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля осуществляется в 17 М растворе гидроксида натрия при температуре 20-30°C, на асимметричном переменном токе с плотностью тока анодного и катодного полупериода 2,5 А/см2 и 1 А/см2 соответственно, частоте тока 20 Гц, при наложении ультразвукового излучения в диапазоне 150…300 кГц и напряжении на электролизере 3,3 В. При этом скорость разрушения никелевого электрода увеличивается в три раза по сравнению с прототипом, а электрическая мощность ультразвукового излучателя в диапазоне 150…300 кГц может быть уменьшена в 2,25-9 раз по сравнению с использованной в прототипе частотой ультразвукового воздействия 20…100 кГц. К тому же уменьшаются затраты электроэнергии на обогрев ячейки.Our proposed method for producing ultramicrodispersed nickel oxide powder is carried out in a 17 M solution of sodium hydroxide at a temperature of 20-30 ° C, on an asymmetric alternating current with a current density of the anode and cathode half-cycle of 2.5 A / cm 2 and 1 A / cm 2, respectively, the frequency current of 20 Hz, with the application of ultrasonic radiation in the range of 150 ... 300 kHz and a voltage of 3.3 V on the electrolyzer. In this case, the rate of destruction of the nickel electrode increases three times compared to the prototype, and the electric power of the ultrasonic emitter the range 150 ... 300 kHz can be reduced by 2.25-9 times compared with the frequency of ultrasonic action used in the prototype 20 ... 100 kHz. In addition, energy costs for heating the cell are reduced.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Электролиз проводят в ячейке объемом 200 см3 в 17 М растворе гидроксида натрия при температуре 20-30°С с использованием асимметричного переменного синусоидального тока с плотностью тока анодного и катодного полупериода 2,5 А/см2 и 1 А/см2 соответственно, частоты тока 20 Гц и ультразвукового излучения, накладываемого на электроды в диапазоне 150…300 кГц. При этом напряжение на электродах составляет 3,3 В. Электроды и термометр закрепляют в электроизоляционной крышке, например, фторопластовой или пропиленовой. По истечении заданного времени процесса электроды извлекают из ячейки, промывают дистиллированной водой и спиртом, а затем взвешивают на аналитических весах. Полученный порошок отделяют фильтрацией, промывают дистиллированной водой, высушивают и взвешивают. Скорость разрушения никеля и образования ультрамикродисперсного порошка оксида никеля определяют весовым методом.The electrolysis is carried out in a cell with a volume of 200 cm 3 in a 17 M solution of sodium hydroxide at a temperature of 20-30 ° C using an asymmetric alternating sinusoidal current with a current density of the anode and cathode half-cycle of 2.5 A / cm 2 and 1 A / cm 2, respectively, of frequency current of 20 Hz and ultrasonic radiation superimposed on the electrodes in the range of 150 ... 300 kHz. In this case, the voltage at the electrodes is 3.3 V. The electrodes and the thermometer are fixed in an insulating cover, for example, fluoroplastic or propylene. After a predetermined time of the process, the electrodes are removed from the cell, washed with distilled water and alcohol, and then weighed on an analytical balance. The resulting powder was separated by filtration, washed with distilled water, dried and weighed. The rate of destruction of Nickel and the formation of ultramicrodispersed powder of Nickel oxide is determined by the gravimetric method.
Отличительной особенностью заявляемого способа является:A distinctive feature of the proposed method is:
- проведение процесса получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля при температуре 20-30°C, а также при одновременном воздействии на электроды: частоты тока 20 Гц, асимметрии с плотностью тока анодного и катодного полупериода 2,5 А/см2 и 1 А/см2 соответственно и ультразвукового излучения с частотой в диапазоне 150…300 кГц.- the process of obtaining ultramicrodispersed powder of nickel oxide at a temperature of 20-30 ° C, as well as with simultaneous exposure to electrodes: current frequencies of 20 Hz, asymmetries with a current density of the anode and cathode half-cycle of 2.5 A / cm 2 and 1 A / cm 2 accordingly, ultrasonic radiation with a frequency in the range of 150 ... 300 kHz.
Предлагаемый способ получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля иллюстрируется следующими примерами.The proposed method for producing ultramicrodispersed powder of Nickel oxide is illustrated by the following examples.
Пример 1Example 1
Процесс образования ультрамикродисперсного порошка оксида никеля проводят в концентрированном растворе щелочи при температуре 20°C в ячейке объемом 200 см3, на асимметричном переменном токе с плотностью тока анодного и катодного полупериода 2,5 А/см2 и 1 А/см2 соответственно, при частоте переменного синусоидального тока 20 Гц. Частота ультразвукового излучения, накладываемого на электроды, составляет 150 кГц. Скорость растворения никеля определяют весовым методом. Поверхностная скорость разрушения никеля составляет 384 мг/(см2·ч). Соответствующая этой величине поверхностная скорость образования оксида никеля равна 534 мг/(см2·ч).The process of formation of ultramicrodispersed powder of nickel oxide is carried out in a concentrated alkali solution at a temperature of 20 ° C in a cell with a volume of 200 cm 3 , on an asymmetric alternating current with a current density of the anode and cathode half-cycle of 2.5 A / cm 2 and 1 A / cm 2, respectively, at frequency of an alternating sinusoidal current of 20 Hz. The frequency of ultrasonic radiation superimposed on the electrodes is 150 kHz. The dissolution rate of Nickel is determined by the gravimetric method. The surface rate of nickel destruction is 384 mg / (cm 2 · h). Corresponding to this value, the surface rate of formation of nickel oxide is 534 mg / (cm 2 · h).
Пример 2Example 2
В условиях примера 1 процесс образования ультрамикродисперсного порошка оксида никеля проводят при наложении ультразвука частотой 200 кГц. Поверхностная скорость разрушения никеля составляет 384 мг/(см2·ч). Соответствующая этой величине поверхностная скорость образования оксида никеля равна 534 мг/(см2·ч).In the conditions of example 1, the process of formation of ultramicrodispersed powder of Nickel oxide is carried out by applying ultrasound with a frequency of 200 kHz. The surface rate of nickel destruction is 384 mg / (cm 2 · h). Corresponding to this value, the surface rate of formation of nickel oxide is 534 mg / (cm 2 · h).
Пример 3Example 3
В условиях примера 1 процесс образования ультрамикродисперсного порошка оксида никеля проводят при наложении ультразвука частотой 300 кГц. Поверхностная скорость разрушения никеля составляет 384 мг/(см2·ч). Соответствующая этой величине поверхностная скорость образования оксида никеля равна 534 мг/(см2·ч).In the conditions of example 1, the process of formation of ultramicrodispersed powder of Nickel oxide is carried out by applying ultrasound with a frequency of 300 kHz. The surface rate of nickel destruction is 384 mg / (cm 2 · h). Corresponding to this value, the surface rate of formation of nickel oxide is 534 mg / (cm 2 · h).
Пример 4Example 4
В условиях примера 1 процесс образования ультрамикродисперсного порошка оксида никеля в концентрированном растворе щелочи проводят при температуре 30°С. Поверхностная скорость разрушения никеля составляет 384 мг/(см2·ч). Соответствующая этой величине поверхностная скорость образования оксида никеля равна 534 мг/(см2·ч).In the conditions of example 1, the process of formation of ultramicrodispersed powder of Nickel oxide in a concentrated alkali solution is carried out at a temperature of 30 ° C. The surface rate of nickel destruction is 384 mg / (cm 2 · h). Corresponding to this value, the surface rate of formation of nickel oxide is 534 mg / (cm 2 · h).
Пример 5Example 5
В условиях примера 2 процесс образования ультрамикродисперсного порошка оксида никеля в концентрированном растворе щелочи проводят при температуре 30°С. Поверхностная скорость разрушения никеля составляет 384 мг/(см2·ч). Соответствующая этой величине поверхностная скорость образования оксида никеля равна 534 мг/(см2·ч).In the conditions of example 2, the process of formation of ultramicrodispersed powder of Nickel oxide in a concentrated alkali solution is carried out at a temperature of 30 ° C. The surface rate of nickel destruction is 384 mg / (cm 2 · h). Corresponding to this value, the surface rate of formation of nickel oxide is 534 mg / (cm 2 · h).
Пример 6Example 6
В условиях примера 3 процесс образования ультрамикродисперсного порошка оксида никеля в концентрированном растворе щелочи проводят при температуре 30°C. Поверхностная скорость разрушения никеля составляет 384 мг/(см2·ч). Соответствующая этой величине поверхностная скорость образования оксида никеля равна 534 мг/(см2·ч).In the conditions of example 3, the process of formation of ultramicrodispersed powder of Nickel oxide in a concentrated solution of alkali is carried out at a temperature of 30 ° C. The surface rate of nickel destruction is 384 mg / (cm 2 · h). Corresponding to this value, the surface rate of formation of nickel oxide is 534 mg / (cm 2 · h).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014103756/02A RU2550070C1 (en) | 2014-02-04 | 2014-02-04 | Procedure for production of ultra-micro-dispersed powder of nickel oxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014103756/02A RU2550070C1 (en) | 2014-02-04 | 2014-02-04 | Procedure for production of ultra-micro-dispersed powder of nickel oxide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2550070C1 true RU2550070C1 (en) | 2015-05-10 |
Family
ID=53293821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014103756/02A RU2550070C1 (en) | 2014-02-04 | 2014-02-04 | Procedure for production of ultra-micro-dispersed powder of nickel oxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2550070C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2700047C1 (en) * | 2019-01-10 | 2019-09-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Nickel oxide production method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3432410A (en) * | 1963-11-27 | 1969-03-11 | Nickel Le | Method of producing pure nickel by electrolytic refining |
| RU2136444C1 (en) * | 1993-11-02 | 1999-09-10 | Х.К.Штарк ГмбХ унд Ко., КГ | Finely dispersed metal-containing powder and method of preparation thereof |
| RU2428495C1 (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ | Procedure for production of ultra-micro-dispersed powder of nickel oxide |
| RU2011141081A (en) * | 2011-10-10 | 2013-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | METHOD FOR PRODUCING AN ACCELERATED NICKEL OXIDE POWDER |
-
2014
- 2014-02-04 RU RU2014103756/02A patent/RU2550070C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3432410A (en) * | 1963-11-27 | 1969-03-11 | Nickel Le | Method of producing pure nickel by electrolytic refining |
| RU2136444C1 (en) * | 1993-11-02 | 1999-09-10 | Х.К.Штарк ГмбХ унд Ко., КГ | Finely dispersed metal-containing powder and method of preparation thereof |
| RU2428495C1 (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ | Procedure for production of ultra-micro-dispersed powder of nickel oxide |
| RU2011141081A (en) * | 2011-10-10 | 2013-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | METHOD FOR PRODUCING AN ACCELERATED NICKEL OXIDE POWDER |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2700047C1 (en) * | 2019-01-10 | 2019-09-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Nickel oxide production method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dubal et al. | Conversion of interlocked cube-like Mn3O4 into nanoflakes of layered birnessite MnO2 during supercapacitive studies | |
| Zeng et al. | Effects of different petal thickness on gas sensing properties of flower-like WO3· H2O hierarchical architectures | |
| Srikesh et al. | Chemical synthesis of Co and Mn co-doped NiO nanocrystalline materials as high-performance electrode materials for potential application in supercapacitors | |
| Zhang et al. | Rose rock-shaped nano Cu2O anchored graphene for high-performance supercapacitors via solvothermal route | |
| Abdelkader et al. | Controlled electrochemical doping of graphene-based 3D nanoarchitecture electrodes for supercapacitors and capacitive deionisation | |
| Barmi et al. | Porous cobalt hydroxide nanosheets with excellent supercapacitive behavior | |
| Aghazadeh et al. | Cobalt hydroxide ultra-fine nanoparticles with excellent energy storage ability | |
| Xing et al. | Synthesis, characterization, and properties of nickel–cobalt layered double hydroxide nanostructures | |
| Guo et al. | Aerosol assisted synthesis of hierarchical tin–carbon composites and their application as lithium battery anode materials | |
| Wang et al. | NH4CoPO4· H2O microflowers and porous Co2P2O7 microflowers: effective electrochemical supercapacitor behavior in different alkaline electrolytes | |
| Zhang et al. | One-pot controllable synthesis of flower-like CoFe2O4/FeOOH nanocomposites for high-performance supercapacitors | |
| CN103008684A (en) | Method for preparing metal nanoparticles by means of atmospheric pressure cold plasmas | |
| Aghazadeh et al. | Preparation of Mn5O8 and Mn3O4 nano-rods through cathodic electrochemical deposition-heat treatment (CED-HT) | |
| Du et al. | Preparation and characterization of flower-like microspheres of nano-NiO as electrode material for supercapacitor | |
| Lin et al. | Synthesis and characterization of cobalt hydroxide carbonate nanostructures | |
| Moghadam et al. | Fabrication and investigation of ZnO-CNT@ Fe3O4/NF as supercapacitor electrode by using a novel preparation method of CNT | |
| Liu et al. | Cryogenic ball milling synthesis of Ag3PO4/h-BN nanoparticles with increased performance for photocatalytic oxygen evolution reaction | |
| RU2503748C2 (en) | Method of producing ultramicrodispersed nickel oxide powder using ac | |
| Yu et al. | Cathode glow discharge electrolysis synthesis of flower-like β-Ni (OH) 2 microsphere for high-performance supercapacitor | |
| Peng et al. | Size-dependent synthesis of hollow Co3O4 nanocubes derived from Co-Fe PBA as battery-type electrode materials for hybrid supercapacitors | |
| Liu et al. | Controllable synthesis of nickel–cobalt-doped Prussian blue analogs for capacitive desalination | |
| Sun et al. | An enhancement on supercapacitor properties of porous CoO nanowire arrays by microwave-assisted regulation of the precursor | |
| Bozkurt et al. | Synthesis and characterization of CuO at nanoscale | |
| Delfani et al. | Novel mesoporous Co 3 O 4–Sb 2 O 3–SnO 2 active material in high-performance capacitive deionization | |
| RU2428495C1 (en) | Procedure for production of ultra-micro-dispersed powder of nickel oxide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160205 |