一種納米球形鎳粉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種納米球形鎳粉的制備方法，包括以下步驟：將含有Ni2+的溶液與還原性溶液混合后反應(yīng)制備含有鎳粉的溶液；將含有M2+的溶液及含有R2-的溶液加入至含有鎳粉的溶液中充分反應(yīng)得到包覆有包覆劑的鎳粉，其中M2+選自Mg2+、Ca2+及Zn2+中的至少一種，R2-選自C2O42-及CO32-中的至少一種；將包覆有包覆劑的鎳粉在600℃～1100℃下真空烘烤1小時(shí)～5小時(shí)；及對包覆有包覆劑的鎳粉進(jìn)行酸洗除去包覆劑后烘干得到納米球形鎳粉。上述納米球形鎳粉的制備方法，操作簡單，對設(shè)備要求低，適合工業(yè)化生產(chǎn)；無需加入表面活性劑控制形貌并且無需加入形核劑和穩(wěn)定劑控制反應(yīng)；經(jīng)測試，得到的納米球形鎳粉結(jié)晶度高、粒度均勻、球形度好且分散性好。
【專利說明】一種納米球形鎳粉的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米球形鎳粉的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]納米鎳粉具有表面能高、比表面積大、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性好，抗氧化能力強(qiáng)等一系列獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在磁性、熱阻、內(nèi)壓、光吸收、化學(xué)活性等方面顯示出許多特異功能，因此在導(dǎo)電漿料、高效催化劑、添加劑和光吸收材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，是國內(nèi)外功能材料的應(yīng)用熱點(diǎn)。
[0003]目前納米鎳粉主要的生產(chǎn)方法有噴霧熱解法、等離子法、化學(xué)氣相沉積法、電化學(xué)法、液相還原法等。液相還原法是制備超細(xì)鎳粉最常用的方法，液相還原法是利用還原劑在液相中把鎳還原出來聚集成超細(xì)鎳粉?，F(xiàn)有的液相還原法制備的鎳粉結(jié)晶度低且粒度不均勻。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種結(jié)晶度高且粒度均勻的納米球形鎳粉的制備方法。
[0005]一種納米球形鎳粉的制備方法，包括以下步驟:
[0006]將含有Ni2+的溶液與還原性溶液混合后反應(yīng)制備含有鎳粉的溶液；
[0007]將含有M2+的溶液及含有R2-的溶液加入至所述含有鎳粉的溶液中充分反應(yīng)得到包覆有包覆劑的鎳粉，其中所述M2+選自Mg2+、Ca2+及Zn2+中的至少一種，所述R2_選自C2042_及CO廣中的至少一種；
[0008]將所述包覆有包覆劑的鎳粉在600°C?1100°C下真空烘烤I小時(shí)?5小時(shí)；及
[0009]對所述包覆有包覆劑的鎳粉進(jìn)行酸洗除去所述包覆劑后烘干得到納米球形鎳粉。。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述含有Ni2+的溶液中還含有分散劑,所述分散劑選自乙醇、聚乙烯吡咯烷酮及聚乙二醇中的至少一種，所述分散劑與所述Ni2+的摩爾比為10:1?50:1。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述還原性溶液中含有BH4-及分散劑，所述分散劑選自乙醇、聚乙烯吡咯烷酮及聚乙二醇中的至少一種，所述分散劑與所述bh4_的摩爾比為10:1?50:1。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述Ni2+與MV的摩爾比為1:2?1:5。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，將含有Ni2+的溶液與還原性溶液混合后反應(yīng)制備含有鎳粉的溶液的步驟中，反應(yīng)在PH值為8-10，30°C?80°C下反應(yīng)I小時(shí)?2小時(shí)。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，使用碳酸鈉、氫氧化鈉及氨水中的至少一種調(diào)節(jié)pH值。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述含有M2+的溶液中的M2+與所述含有Ni2+的溶液中的Ni2+的摩爾比為1.2:1?2:1。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述酸洗的操作具體為:先用鹽酸或硫酸洗滌2分鐘?10分鐘，再用檸檬酸洗滌30分鐘?60分鐘，之后用水洗滌至中性，再用酒精過濾。
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述鹽酸或所述硫酸的質(zhì)量濃度為1%?20%，所述檸檬酸的質(zhì)量濃度為0.5%?10%。
[0018]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述烘干的溫度為60V?100°C，干燥時(shí)真空度低于10Pa。
[0019]上述納米球形鎳粉的制備方法，操作簡單，對設(shè)備要求低，適合工業(yè)化生產(chǎn)；無需加入表面活性劑控制形貌并且無需加入形核劑和穩(wěn)定劑控制反應(yīng)；經(jīng)測試，得到的納米球形鎳粉結(jié)晶度高、粒度均勻、球形度好且分散性好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為實(shí)施例1得到的納米球形鎳粉的XRD圖；
[0021 ] 圖2為實(shí)施例1得到的納米球形鎳粉的SEM圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0023]一實(shí)施方式的納米球形鎳粉的制備方法，包括以下步驟:
[0024]步驟SI 10、將含有Ni2+的溶液與還原性溶液混合后反應(yīng)制備含有鎳粉的溶液。
[0025]優(yōu)選的，含有Ni2+的溶液中還含有分散劑。分散劑選自乙醇、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)及聚乙二醇(PEG)中的至少一種。分散劑與Ni2+的摩爾比為10:1?50:1。
[0026]優(yōu)選的，含有Ni2+的溶液中Ni2+的濃度為0.5mol/L?lmol/L。
[0027]優(yōu)選的，含有Ni2+的溶液為硫酸鎳溶液及氯化鎳溶液中的至少一種。
[0028]優(yōu)選的，還原性溶液中含有BH4_及分散劑，分散劑選自乙醇、聚乙烯吡咯烷酮及聚乙二醇中的至少一種，分散劑與所述MV的摩爾比為10:1?50:1。
[0029]優(yōu)選的，還原性溶液為含有BH4-的溶液。進(jìn)一步的，含有Ni2+的溶液中的Ni2+與還原性溶液中的BH4_的摩爾比為1:2?1: 5。進(jìn)一步的，含有BH4_的溶液中BH4_的濃度為
0.05mol/L ?0.lmol/L。
[0030]優(yōu)選的，還原性溶液選自NaBH4或KBH4溶液中的至少一種。
[0031]優(yōu)選的，反應(yīng)在pH值為8-10，30°C?80°C下反應(yīng)I小時(shí)?2小時(shí)。進(jìn)一步的，使用碳酸鈉、氫氧化鈉及氨水中的至少一種調(diào)節(jié)PH值。
[0032]步驟S120、將含有M2+的溶液及含有R2-的溶液加入至含有鎳粉的溶液中充分反應(yīng)得到包覆有包覆劑的鎳粉，其中M2+選自Mg2+、Ca2+及Zn2+中的至少一種，R2_選自C2 042_及CO廣中的至少一種。
[0033]優(yōu)選的，含有M2+的溶液中的M2+與所述含有Ni2+的溶液中的Ni2+的摩爾比為
1.2:1 ?2:1。
[0034]優(yōu)選的，含有M2+的溶液為MCl2溶液。
[0035]優(yōu)選的，含有M2+的溶液中M2+的濃度為lmol/L?10mol/L。
[0036]優(yōu)選的，含有R2_的溶液為(NH4)2R溶液。進(jìn)一步的，R2_的濃度為lmol/L?1mol/L0
[0037]優(yōu)選的，反應(yīng)時(shí)間為20分鐘?60分鐘。
[0038]優(yōu)選的，將含有M2+的溶液及含有R2_的溶液同時(shí)加入至含有鎳粉的溶液中。
[0039]優(yōu)選的，反應(yīng)結(jié)束后過濾干燥得到包覆有包覆劑的鎳粉。進(jìn)一步，干燥的溫度為200。。?280。。。
[0040]步驟S130、將包覆有包覆劑的鎳粉在600°C?1100°C下真空烘烤I小時(shí)?5小時(shí)。
[0041]優(yōu)選的，真空烘烤的真空度小于10Pa。
[0042]優(yōu)選的，以3°C /min?10°C /min的升溫速率加熱至600°C?1000°C。
[0043]步驟S140、對包覆有包覆劑的鎳粉進(jìn)行酸洗除去包覆劑后烘干得到納米球形鎳粉。
[0044]優(yōu)選的，酸洗的操作具體為:先用鹽酸或硫酸洗滌2分鐘?10分鐘，再用檸檬酸洗滌30分鐘?60分鐘，之后用水洗滌至中性，再用酒精過濾。進(jìn)一步的，鹽酸或硫酸的質(zhì)量濃度為I %?20%，檸檬酸的質(zhì)量濃度為0.5%?10%。
[0045]優(yōu)選的，酸洗使用的鹽酸或硫酸的量為理論量的110%?150%，理論量指的是理論上使鎳粉表面的包覆劑溶解所需要的量。
[0046]優(yōu)選的，烘干的溫度為60V?100°C，干燥時(shí)真空度低于10Pa。
[0047]上述納米球形鎳粉的制備方法，操作簡單，對設(shè)備要求低，適合工業(yè)化生產(chǎn)；無需加入表面活性劑控制形貌并且無需加入形核劑和穩(wěn)定劑控制反應(yīng)；經(jīng)測試，得到的納米球形鎳粉結(jié)晶度高、粒度均勻、球形度好且分散性好。
[0048]以下結(jié)合具體實(shí)施例對納米球形鎳粉的制備方法做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0049]實(shí)施例1
[0050]將60°C含有0.5mol/L氯化鎳、120g/L乙醇的混合水溶液10ml勻速加入60°C含有0.05mol/L NaBH4U20g/LPVP的混合水溶液2000ml中，在攪拌式反應(yīng)器中(攪拌轉(zhuǎn)速為150rpm)，采用飽和碳酸鈉水溶液調(diào)節(jié)PH值為10，反應(yīng)60分鐘后，得到含鎳粉的溶液。
[0051]接著，將以鎳計(jì)量摩爾量1.5倍的5mol/L的氯化鎂水溶液和1.0moI/L的草酸銨水溶液按鎂和草酸根的摩爾比1:1勻速加入攪拌式反應(yīng)容器中，加完后反應(yīng)30min，而后用純水反復(fù)洗滌3遍，后在電烘箱中250°C烘干，得到包裹有草酸鎂的鎳。
[0052]接著，將包裹有草酸鎂的鎳在真空(真空度< 6Pa)條件下以10°C /min的升溫速率升溫到800°C保溫5h，冷卻至室溫出爐，用質(zhì)量濃度為I %的鹽酸酸洗10分鐘，酸量為理論量的150%，酸洗后將酸液倒掉，然后采用質(zhì)量濃度為1%檸檬酸溶液洗滌60分鐘，倒掉酸液，用純水洗劑至PH = 7，隨后用酒精過濾，將洗劑后的鎳粉經(jīng)80°C，8Pa真空烘干后，得到近球形的納米球形鎳粉。
[0053]請參閱圖1，圖1為實(shí)施例1得到的納米球形鎳粉的XRD圖，從圖1中可以看出，鎳粉結(jié)晶度好，結(jié)晶尺寸42.3nm。
[0054]請參閱圖2，圖2為實(shí)施例1得到的納米球形鎳粉的SEM圖，從圖2中可以看出，鎳粉顆粒間無粘結(jié)，分散性好。采用吸附法測得鎳粉粒徑為80nm。
[0055]實(shí)施例2
[0056]將80°C含有l(wèi)mol/L硫酸鎳、50g/L PEG的混合水溶液200ml，勻速加入5000ml、80°C含有0.lmol/L KBH4、80g/L酒精的混合水溶液的攪拌式反應(yīng)器中(攪拌轉(zhuǎn)速為200rpm)，采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH至9，反應(yīng)1.5小時(shí)后，得到鎳粉。
[0057]接著，將以鎳計(jì)量摩爾量2倍的2mol/l的氯化鈣水溶液和1.0mol/1的草酸銨水溶液按鈣和草酸根摩爾比1:1比勻速加入攪拌式反應(yīng)容器中，加完后反應(yīng)50min，而后用純水反復(fù)洗滌2遍，而后在電烘箱中250°C烘干，得到包裹有草酸鈣的鎳粉。
[0058]接著，將包裹有草酸鈣的鎳在真空氣氛中(真空度< 6Pa)以3°C /min的升溫速率升溫到1100°c保溫lh，隨后將其冷卻室溫出爐。用質(zhì)量濃度為10%的硫酸酸洗3分鐘，酸量為理論量的120%，酸洗后將酸液倒掉，然后采用質(zhì)量濃度為為10%檸檬酸酸溶液洗滌30分鐘，倒掉酸液，用純水洗劑至PH = 7，隨后用酒精過濾，在真空度為6Pa真空烘箱中，90°C烘干，得到球形的納米球形鎳粉。
[0059]采用吸附方法測試實(shí)施例2制備的納米球形鎳粉的平均粒徑為63nm。
[0060]采用XRD方法測試實(shí)施例2制備的納米球形鎳粉的結(jié)晶尺寸43.lnm。
[0061]實(shí)施例3
[0062]將30°C含有l(wèi)mol/L氯化鎳、180g/L乙醇的混合水溶液200ml勻速加入4000ml、30 °C含有0.lmol/L NaBH4、180g/LPEG的混合水溶液的攪拌式反應(yīng)器中(攪拌轉(zhuǎn)速為200rpm)，采用氨水溶液調(diào)節(jié)PH值為8，反應(yīng)30分鐘后，得到含鎳粉的溶液。
[0063]接著，將以鎳計(jì)量摩爾量1.2倍的5mol/L的氯化鈣水溶液和1.0mol/L的碳酸銨水溶液按鎂和碳酸根的摩爾比1:1勻速加入攪拌式反應(yīng)容器中，加完后反應(yīng)40min，而后用純水反復(fù)洗滌3遍，后在電烘箱中200°C烘干，得到包裹有碳酸鈣的鎳。
[0064]接著，將包裹有草酸鎂的鎳在真空(真空度< 6Pa)條件下以5°C /min的升溫速率升溫到800°C保溫3h，冷卻至室溫出爐，用質(zhì)量濃度為5%的鹽酸酸洗5分鐘，酸量為理論量的130%，酸洗后將酸液倒掉，然后采用質(zhì)量濃度為為0.7%檸檬酸溶液洗滌40分鐘，倒掉酸液，用純水洗劑至PH = 7，隨后用酒精過濾，將洗劑后的鎳粉經(jīng)70°C，5Pa真空烘干后，得到近球形的納米球形鎳粉。
[0065]采用吸附方法測試實(shí)施例3制備的納米球形鎳粉的平均粒徑為70nm。
[0066]采用XRD方法測試實(shí)施例3制備的納米球形鎳粉的結(jié)晶尺寸43.7nm。
[0067]實(shí)施例4
[0068]將60°C含有0.5mol/L氯化鎳、120g/L乙醇的混合水溶液10ml勻速加入2000ml、60°C含有0.05mol/L NaBH4、120g/L PVP的混合水溶液的攪拌式反應(yīng)器中(攪拌轉(zhuǎn)速為150rpm)，采用飽和碳酸鈉水溶液調(diào)節(jié)PH值為10，反應(yīng)60分鐘后，得到含鎳粉的溶液。
[0069]接著，將以鎳計(jì)量摩爾量1.5倍的氯化鎂和氯化鈣混合水溶液，鎂鈣摩爾比為1:1，和1.0mol/L的草酸銨水溶液按鎂和鈣總量與草酸根的摩爾比1:1勻速加入攪拌式反應(yīng)容器中，加完后反應(yīng)30min，而后用純水反復(fù)洗滌3遍，后在電烘箱中250°C烘干，得到包裹有草酸鎂和草酸鈣的鎳。
[0070]接著，將包裹有草酸鎂和草酸鈣的鎳在真空(真空度< 6Pa)條件下以10°C /min的升溫速率升溫到600°C保溫5h，冷卻至室溫出爐，用質(zhì)量I %的鹽酸酸洗8分鐘，酸量為理論量的110%，酸洗后將酸液倒掉，然后采用濃度為質(zhì)量濃度10%檸檬酸溶液洗滌30分鐘，倒掉酸液，用純水洗劑至PH = 7，隨后用酒精過濾，將洗劑后的鎳粉經(jīng)80°C，8Pa真空烘干后，得到近球形的納米球形鎳粉。
[0071]采用吸附方法測試實(shí)施例3制備的納米球形鎳粉的平均粒徑為90nm。
[0072]采用XRD方法測試實(shí)施例3制備的納米球形鎳粉的結(jié)晶度為結(jié)晶尺寸為42.5nm。
[0073]以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
[0074]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種納米球形鎳粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 將含有Ni2+的溶液與還原性溶液混合后反應(yīng)制備含有鎳粉的溶液； 將含有M2+的溶液及含有R2-的溶液加入至所述含有鎳粉的溶液中充分反應(yīng)得到包覆有包覆劑的鎳粉，其中所述M2+選自Mg2+、Ca2+及Zn2+中的至少一種，所述R2_選自C2042_及CO廣中的至少一種； 將所述包覆有包覆劑的鎳粉在600°C?1100°C下真空烘烤I小時(shí)?5小時(shí)；及 對所述包覆有包覆劑的鎳粉進(jìn)行酸洗除去所述包覆劑后烘干得到納米球形鎳粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米球形鎳粉的制備方法，其特征在于，所述含有Ni2+的溶液中還含有分散劑，所述分散劑選自乙醇、聚乙烯吡咯烷酮及聚乙二醇中的至少一種，所述分散劑與所述Ni2+的摩爾比為10:1?50:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米球形鎳粉的制備方法，其特征在于，所述還原性溶液中含有bh4_&分散劑，所述分散劑選自乙醇、聚乙烯吡咯烷酮及聚乙二醇中的至少一種，所述分散劑與所述BH4-的摩爾比為10:1?50:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米球形鎳粉的制備方法，其特征在于，所述Ni2+與NH4-的摩爾比為1:2?1:5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米球形鎳粉的制備方法，其特征在于，將含有Ni2+的溶液與還原性溶液混合后反應(yīng)制備含有鎳粉的溶液的步驟中，反應(yīng)在pH值為8-10，300C?80°C下反應(yīng)I小時(shí)?2小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的納米球形鎳粉的制備方法，其特征在于，使用碳酸鈉、氫氧化鈉及氨水中的至少一種調(diào)節(jié)PH值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米球形鎳粉的制備方法，其特征在于，所述含有M2+的溶液中的M2+與所述含有Ni2+的溶液中的Ni2+的摩爾比為1.2:1?2:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米球形鎳粉的制備方法，其特征在于，所述酸洗的操作具體為:先用鹽酸或硫酸洗滌2分鐘?10分鐘，再用檸檬酸洗滌30分鐘?60分鐘，之后用水洗滌至中性，再用酒精過濾。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的納米球形鎳粉的制備方法，其特征在于，所述鹽酸或所述硫酸的質(zhì)量濃度為I %?20%，所述檸檬酸的質(zhì)量濃度為0.5%?10%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米球形鎳粉的制備方法，其特征在于，所述烘干的溫度為60°C?100°C，干燥時(shí)真空度低于10Pa。
【文檔編號】B22F9/24GK104439278SQ201410712512
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】陳駒, 劉淑英 申請人:深圳康特騰科技有限公司