專利名稱：一種納米鎳粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米鎳粉技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種納米鎳粉的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的微型化、超大型化、集成化發(fā)展，電子元件將越來(lái)越小，做為電子漿料用的鎳粉也相應(yīng)的要求達(dá)到納米級(jí)顆粒；納米鎳粉還由于具有很高的反應(yīng)活性和燒結(jié)活性，可以用作石油裂解催化劑、精細(xì)有機(jī)合成催化劑、火箭燃料催化劑等，不同領(lǐng)域?qū)︽嚪鄣男阅苡胁煌囊螅蚨渲苽浞椒ㄒ膊幌嗤?，但其?yīng)用在很大程度上取決于生產(chǎn)方法的經(jīng)濟(jì)性，其制備方法不外乎物理法和化學(xué)法。物理法是利用外部物理力將金屬鎳粉粉碎成細(xì)顆粒，典型的霧化太及蒸發(fā)-冷凝法，其中，霧化法是目前工業(yè)上普遍采用的方法，其過(guò)程中先將金屬鎳熔融，然后用水或氣霧化，該法所制備的鎳粉呈球形，但顆粒不好控制。蒸發(fā)-冷凝法是先將金屬鎳加熱到 1425°C即氣化，蒸氣急速冷凝即可制得鎳粉，該方法的缺點(diǎn)在于生產(chǎn)效率低，顆粒易氧化， 設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)要求高，成本昂貴，因此難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)?；瘜W(xué)法包括有羰基鎳熱分解法、高壓氫還原法、超聲霧化-熱分解法等，羰基鎳熱分解法首先由英國(guó)蒙德提出，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，目前，加拿大、英國(guó)、美國(guó)、俄羅斯等國(guó)均用該法生產(chǎn)羰基鎳法，該法存在兩點(diǎn)缺點(diǎn)一是熱解塔內(nèi)分解溫度較高，鎳粉易燒結(jié)，故粒徑較大；二是羰基鎳是一種劇毒物質(zhì)，有礙人體鍵康，對(duì)環(huán)境造成極大污染。高壓氫還原法是在高壓釜內(nèi)，催化劑存在下用氫氣還原鎳的氨性水溶液或不溶于水的堿式碳酸鎳、氫氧化鎳等水漿液，可制得平均粒徑為1. (Tl. 2um的鎳粉，高壓氫還原法操作簡(jiǎn)單，成本較低，便于在工業(yè)上推廣，但必須用高壓設(shè)備和催化劑。超聲霧化-熱分解法利用超聲波的高能分散機(jī)制，目標(biāo)物前驅(qū)體母液經(jīng)過(guò)超聲霧化器產(chǎn)生微米級(jí)的霧滴并被載氣帶入高溫反應(yīng)器中發(fā)生熱分解從而得到均勻粒徑的超細(xì)粉體材料，采用該法時(shí)目標(biāo)成分易控制，前驅(qū)物易得， 但由于超聲波設(shè)備的大型化困難，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、大批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠有效控制納米鎳粉粒徑， 且納米鎳粉粒徑分布均勻；同時(shí)生產(chǎn)效率高、廢水排放量少，能夠連續(xù)化生產(chǎn)的納米鎳粉的制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為一種納米鎳粉的制備方法，所述的制備方法包括有以下步驟
第一步驟將硝酸鎳、硫酸鎳或氯化鎳與NaOH或KOH混合，并用去離子水溶解，制備成去離子溶液；
第二步驟在第一步驟得出的去離子溶液內(nèi)加入表面活性劑，調(diào)節(jié)PH值為6 15，并沉淀5 32小時(shí)后，得到穩(wěn)定均一的Ni (OH) 2膠體；
第三步驟將Ni (OH) 2膠體與還原劑NaBH4或N2H4 · H20混合，加入催化劑，調(diào)節(jié)漿料的PH值為8 12，固含量為2(T80g/L，制備成Ni (OH) 2漿料；
第四步驟將Ni (OH) 2漿料放入溫度為5(T120°C的流化床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行廣30min的還原，冷卻抽濾得到粒徑為2(Tl00nm的鎳粉；
第五步驟將第四步驟余下的反應(yīng)液經(jīng)過(guò)脫鹽處理后返流化床反應(yīng)器中。所述的表面活性劑為PVP、CTAB、DSD或其混合物以及聚丙烯酸陰離子或陽(yáng)離子或非離子表面活性劑。所述第五步驟采用熱輻射或微波加熱對(duì)流化床進(jìn)行加溫，并采用反應(yīng)液循環(huán)方式控制鎳粉晶體生長(zhǎng)段的溫度和停留時(shí)間，使其生成不同粒徑的鎳粉。所述的催化劑為過(guò)渡金屬的硫酸鹽、硝酸鹽或金屬含氧酸鹽以及銀鹽或鈀鹽，其中，金屬含氧酸鹽、銀鹽或鈀鹽的添加量為金屬Ni的0. 19Γ0. 5%。所述的陽(yáng)離子表面活性劑為氯化或溴化十四烷基三甲基銨、氯化或溴化十六烷基
三甲基銨。所述的陰離子表面活性劑為十二烷基磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。所述的中性表面活性劑為十二胺、十六胺。所述的非離子表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚乙二醇。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)采用流態(tài)化還原的方法，鎳粉生長(zhǎng)環(huán)境均一穩(wěn)定，粉體粒徑可控在在中位徑士 IOnm ；與現(xiàn)有用金屬鎳或羰基粉為原料相比，本發(fā)明所需的設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗低，生產(chǎn)成本下降30%以上。(2)采用前軀體形貌控制調(diào)節(jié)鎳粉的形貌，從單一的球形到球形、纖維狀和片狀鎳粉三種形貌，形貌可控；球狀鎳粉在多層陶瓷電容器生產(chǎn)用戶試用中表明，燒結(jié)溫度比貴金屬漿料電極燒結(jié)溫度降低100°C，節(jié)能20%，產(chǎn)品性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、效果良好。纖維鎳粉可用于大功率汽車動(dòng)力電池，提高功率密度。產(chǎn)品在上述兩個(gè)領(lǐng)域內(nèi)可以替代進(jìn)口產(chǎn)品。(3)采用催化抑制水合胼副反應(yīng)和促進(jìn)主反應(yīng)的方法，使胼鎳比從1. 6降到1. 0，反應(yīng)停留時(shí)間從30分鐘縮短至3分鐘，粉體粒徑根據(jù)停留時(shí)間在50nm 120nm之間調(diào)節(jié)；(4)工藝能夠穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行，能耗低，工業(yè)用水循環(huán)，零排放，對(duì)環(huán)境的污染小。


圖1為本發(fā)明的球狀納米鎳粉的電鏡形貌圖。圖2為本發(fā)明的片狀納米鎳粉的電鏡形貌圖。圖3為本發(fā)明的纖維狀納米鎳粉的電鏡形貌圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合所有附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明的較佳實(shí)施例為首先以硫酸鎳、氫氧化鈉為原料制備氫氧化鎳膠體；然后以水合胼為還原劑，通過(guò)氫氧化鎳還原反應(yīng)生產(chǎn)納米鎳粉。在還原反應(yīng)過(guò)程中通過(guò)添加還原促進(jìn)劑和催化劑，加速氫氧化鎳還原反應(yīng)的進(jìn)行和抑制水合胼的副反應(yīng)產(chǎn)生，降低胼鎳比；同時(shí)采用流化反應(yīng)釜控制氫氧化鎳反應(yīng)停留時(shí)間，達(dá)到納米鎳粉粒徑可控的目的；通過(guò)添加晶形控制劑，控制氫氧化鎳前驅(qū)體晶體形貌，從而控制鎳粉形貌。液相還原制備超細(xì)鎳粉的主要理論依據(jù)是Ni/Ni2+的電極電位與還原劑電極電
4位的相對(duì)關(guān)系。在25°C時(shí)，Ni2+的電極電位是0.23V。要促使反應(yīng)Ni2++2e=Ni順利進(jìn)行，必須采用電位更負(fù)的還原劑。一般的固體還原劑極易污染所得鎳粉，使其純度明顯下降，而用水合胼作為還原劑，其還原能力隨PH值的變化而變化，在酸性介質(zhì)中水合胼的還原電位為 +0. 23V，而在堿性介質(zhì)中為-1. 16V，足以Ni2+離子還原，且其轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物為N2氣體，不會(huì)產(chǎn)生粉末的金屬離子。反應(yīng)方程式如下
權(quán)利要求
1.一種納米鎳粉的制備方法，其特征在于所述的制備方法包括有以下步驟第一步驟將硝酸鎳、硫酸鎳或氯化鎳與NaOH或KOH混合，并用去離子水溶解，制備成去離子溶液；第二步驟在第一步驟得出的去離子溶液內(nèi)加入表面活性劑，調(diào)節(jié)PH值為6 15，并沉淀5 32小時(shí)后，得到穩(wěn)定均一的Ni (OH) 2膠體；第三步驟將Ni (OH) 2膠體與還原劑NaBH4或N2H4 · H20混合，加入催化劑，調(diào)節(jié)漿料的PH值為8 12，固含量為2(T80g/L，制備成Ni (OH) 2漿料；第四步驟將Ni (OH) 2漿料放入溫度為5(T12(TC的流化床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行廣30min的還原，冷卻抽濾得到粒徑為2(Tl00nm的鎳粉；第五步驟將第四步驟余下的反應(yīng)液經(jīng)過(guò)脫鹽處理后返流化床反應(yīng)器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米鎳粉的制備方法，其特征在于表面活性劑為PVP、 CTAB、DSD或其混合物以及聚丙烯酸陰離子或陽(yáng)離子或非離子表面活性劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米鎳粉的制備方法，其特征在于所述第四步驟采用熱輻射或微波加熱對(duì)流化床進(jìn)行加溫，并采用反應(yīng)液循環(huán)方式控制鎳粉晶體生長(zhǎng)段的溫度和停留時(shí)間，使其生成不同粒徑的鎳粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米鎳粉的制備方法，其特征在于催化劑為過(guò)渡金屬的硫酸鹽、硝酸鹽或金屬含氧酸鹽以及銀鹽或鈀鹽，其中，金屬含氧酸鹽、銀鹽或鈀鹽的添加量為金屬Ni的0. 1% 0. 5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種納米鎳粉的制備方法，其特征在于陽(yáng)離子表面活性劑為氯化或溴化十四烷基三甲基銨、氯化或溴化十六烷基三甲基銨。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種納米鎳粉的制備方法，其特征在于陰離子表面活性劑為十二烷基磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種納米鎳粉的制備方法，其特征在于中性表面活性劑為十二胺、十六胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種納米鎳粉的制備方法，其特征在于非離子表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚乙二醇。
全文摘要
本發(fā)明提供一種納米鎳粉的制備方法，首先，將硝酸鎳、硫酸鎳或氯化鎳與NaOH或KOH混合，并用去離子水溶解，制備成去離子溶液；在溶液內(nèi)加入表面活性劑，得到穩(wěn)定均一的Ni(OH)2膠體；將Ni(OH)2膠體與還原劑NaBH4或N2H4·H2O混合，加入催化劑，制備成Ni(OH)2漿料；將Ni(OH)2漿料放入溫度為50～120℃的流化床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行1～30min的還原，冷卻抽濾得到粒徑為20～100nm的鎳粉；余下的反應(yīng)液經(jīng)過(guò)脫鹽處理后返流化床反應(yīng)器中。本發(fā)明的工藝能夠穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行，能耗低，工業(yè)用水循環(huán)，零排放，對(duì)環(huán)境的污染小。
文檔編號(hào)B22F9/24GK102179527SQ20111011865
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者肖麥秋, 金勝明 申請(qǐng)人:湖南省婁底維亞科技有限公司