水合肼还原法制备超细镍粉
7、液相还原法制备超细Ni粉1
液相还原法制备超细Ni粉叶楠敏1，程继贵1,2*，陈闻超1，2，刘岩1（1.合肥工业大学材料科学与工程学院, 安徽合肥230009；2. 安徽省粉末冶金工程技术研究中心,安徽合肥230009）摘要以硫酸镍为原料，水合肼为还原剂，通过液相还原法，制备出了超细Ni粉。
采用X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜分析（SEM）等对制备出粉末的物相、粒度以及形貌进行了表征。
实验结果表明：通过液相还原法成功的制备出了粒度为100nm的超细Ni粉；最佳的反应温度为90℃，温度过高会使镍颗粒发生团聚，温度低则会反应进行的速度;反应在碱性条件下发生，最佳反应的溶液pH值为11， pH值大于11时会使Ni粉产率降低；水合肼的最佳加入摩尔量n(N2H4)/n(NiSO4)为3.5。
关键词超细镍粉；水合肼；液相还原1 引言超细镍粉由于具有极大的表面效应和体积效应[1],在催化剂、烧结活化剂、导电浆料、电池、硬质合金等方面有广泛的应用前景[2-4]。
目前制备超细镍粉的方法主要有物理法，以及羰基物热离解法、电解法、高压氢还原法、真空热分解法等化学方法[5-12]。
这些方法都各有优点，但也存在一定的局限性。
其中物理法所需设备昂贵、产量低；羰基热分解法存在一定的污染问题；电解法能耗较高；加氢还原法需要高压反应釜；真空分解法则对设备要求较高。
液相还原法因具有工艺简单、成本低、粉末粒度及表面易于控制等优点，成为目前制备超细镍粉是研究热点之一[13-15]。
本文以水合肼为还原剂，系统研究了液相还原法制备超细镍粉工艺过程中反应温度，pH值和还原剂用量等对粉末性能的影响。
2实验实验所用的主要原料包括分析纯的硫酸镍（NiSO4•6H2O）、水合肼（N2H4•H2O）、氢氧化钠（NaOH）、无水乙醇（C2H5OH）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等。
实验时，首先配制一定浓度的硫酸镍溶液，加入表面活性剂（PVP）,用超声分散器混合成均匀的悬浮液。
然后往均匀悬浮液中缓慢滴加水合肼溶液，用恒温水浴锅控制反应温度，氢氧化钠溶液控制反应pH值，反应过程中用电动搅拌器不断搅拌。
水溶液中化学还原法制备超细镍粉（已处理）
水溶液中化学还原法制备超细镍粉水溶液中化学还原法制备超细镍粉摘要用水合肼在不同反应条件下,在水溶液中通过化学还原氯化镍制得了超细镍粉。
还原性环境下所产生的水合物在碱性溶液中溶解。
镍粉是通过一台X 射线衍射仪,扫描电子显微镜,BET法,热重法和X射线光电子能谱研究来表征的。
在本次研究中,镍粉的平均粒径随Ni2 +的浓度增加而减小,通过引入表面活性剂和丙醇溶剂使结块减少。
结果表明,镍粉的制备在60℃时用不同体积比的丙醇-水,N2H4/Ni2+的摩尔比为 2.0。
Ni2+的浓度为0.8mol/L。
羧甲基纤维素钠浓度4g/L,制备出粒径介于0.27-0.85μm的镍粉且不结块。
关键词:镍;粉末;还原;溶液;形态1引言在过去十年中对超细镍粉进行了广泛的研究,由于其具有潜在的技术应用价值,例如在油漆、可充电电池、化学催化剂、光电、磁记录材料等方面的用途。
最近,由于其良好的导电性、高熔点、成本低,可以作为一种廉价的陶瓷电容内部电极。
他们引起了高度的重视,要想成为这种最重要的电极材料,必须用比较经济的方法制备出电极材料[4]的成型与烧结中最理想的状态,即镍粉颗粒呈球形且不结块,小粒径镍粉颗粒分散性好。
球磨,电,热等离子体,多元醇法,化学气相沉积法,在水溶液中的超声化学沉积,微波水热法等多种方法,湿化学还原法已应用到精细金属粉末的制备[5-7]。
然而,这些方法都不是超细金属粉末大规模生产的最佳方法。
根据金属粉末所需的属性和反应过程的经济方面的需要,可能的制备方法之一是利用较强的还原剂从金属盐类的溶液中还原出金属离子的化学还原方法[8-10]。
由于镍盐在水溶液中具有良好的溶解性和密集性,较低反应温度和简单的反应过程[11],对精细镍粉在水溶液中的制备进行了研究,在此方法中,镍粉的形状和颗粒大小,粒度分布和集聚程度,可以很容易地通过反应参数来控制,如溶剂组成、成核剂、还原剂、表面活性剂等[12-14]。
在这项工作中,用水合肼还原镍的盐溶液制备得到了超细镍粉,在水溶液中的化学还原方法由此得到证明。
肼还原法制备镍纳米粒子
温度的影响
随着温度的升高，反 应物活性提高，成核 速率加快，同时也减 小了反应物的过饱和 度，控制了核的生长， 能快速地生成较小的 粒子。随着温度的进 一步升高，生成的粒 子越容易团聚，导致 粒径变大。根据以上 分析，为了得到粒径 小且分散性好的Ni纳 米粒子，反应温度应 控制在40~60℃。
9
表征： XRD，SEM，PH，温度等
5
Ni纳米粒子XRD表征
3 个特征峰(2θ=44.5˚ ,51.8˚ 和76.4 ˚ )。分别对应镍（1,1,1)， (2,0,0)和(2,2,2)面的特征峰，这 表明产物为面心立方结构的晶体 镍。
XRD图谱中没有出现NiO 和 Ni(OH)2 的杂质峰，这说明用肼 还原生成Ni不需要惰性气氛，也 可能是反应本身有惰性气体放出 而不再需要另外的惰性气体保护。
总的反应式为：
2Ni2++N2H 4+4OH−→2Ni+N2+4H2O
10
结论
a. 在乙二醇溶液中，不需要惰性气体保护用肼 还原可以制得 Ni纳米粒子。 b. 在最佳的还原条件下：反应温度为 60 ℃， 用NaOH 调节 pH至10~11，得到的 Ni粒子为体心 立方结构，平均粒径为 25 nm 。 c. 在Ni纳米粒子的形成过程中, NaOH 不仅起 到调节pH值的作用, 还起催化作用。
在溶液法中，还原剂一般采用硼氢 化钠和肼。当用硼氢化钠作还原剂 时，反应快且较完全，但硼氢化钠 价格高，并且在产品中常会带入硼 等杂质。肼是一种价格低廉的还原 剂，且不会给产品带来难以剔除的 杂质。所以，经常被用于还原制备 不同的金属。
4
实验部分
实验试剂：NiCl 2·6H2O, N2H4·H2O ，乙二醇和NaOH，（均为分析
超细镍粉的化学还原制备及其分散剂的作用
粉的液相还原制备已成为研究热点 。但由于超细或 纳米镍粉比表面积巨大 、化学活性高 ,采用液相法制 备超细粉末可能产生以下问题 。首先 ,粉末在成核 、 长大和储运阶段容易被溶液中的水和空气中的氧等 物质氧化 ,产生不纯相 ;其次 ,超细镍粉具有自催化
3 国家自然科学基金项目 (50574105) ;湖南省自然科学基金项目 (05JJ 30096) 3 3 李松林 (1969 - ) ,博士 ,教授 。E2mail :lisl @mail. csu. edu. cn 收稿日期 :2005 - 10 - 31
1 试验
采用硫酸镍 ( NiSO4 ·6 H2O) 为反应物 ,水合肼 (N2 H4·H2O) 为还原剂 ,以 NaOH 调节溶液 p H 值 , 通过化学还原合成超细镍粉 。水合肼作为还原剂的 优点是反应产生 N2 ,不会带入杂质 ,环境污染小 ,还 可抑制镍在溶液中的氧化[11 ] 。试验条件为 : [ Ni2 + ] = 0125mol/ L , [ N2 H4 ·H2O ]/ [ Ni2 + ] = 410 , NaO H 用量过量 1215 %(质量分数) ,反应温度 75 ℃。分别 添加 聚 乙 烯 吡 咯 烷 酮 K - 30 ( PV P) 、聚 乙 二 醇 ( PEG1500 、PEG20000) 及添加十六烷基三甲基氯化 铵表面活性剂 ( CTAC) 的 PEG20000 + CTAC 等不 同分散剂 ,并与未加分散剂所制备的 Ni 粉进行性 能对比 。反应产物经离心分离 、蒸馏水和无水乙醇 洗涤后于真空干燥箱中干燥 。
的孕育期不足 1min , 随后的反应进行很快 , 30min
反应基本完全 ,但所得颗粒在显微镜下观测明显较
粗 ,团聚也非常严重 。随 PV P 加入 ,反应孕育期延
纯水中超细镍粉的制备论文详解
纯水中超细镍粉的制备摘要本实验是以纯水环境下制备超细镍粉。
以硫酸镍（NiSO4·6H2O）作为反应物；以水合肼(N2H4·H2O)为还原剂；用氢氧化钠(NaOH)调整溶液PH值为碱性；用酒石酸钠(C4H4O6Na2)作为分散剂；硫酸铜(CuSO4·5H2O)作为成核剂；以柠檬酸C6H8O7·H2O)为络合剂；又以不同的晶种硝酸银(AgNO3)和硫酸钴(CoSO4·7H2O)进行反应。
分别在不同温度、不同的反应物浓度、不同的还原剂浓度以及不同的成核剂种类下进行实验。
结果表明，硫酸镍反应浓度在0.6mo/L、水合肼浓度为3.0mol/L、反应温度在80℃下反应效果最佳，为最佳反应条件。
当以硝酸银为反应的成核剂时效果较硫酸铜、硫酸钴更理想。
关键词：硫酸镍，温度，浓度，晶种ATER IN THE PREPARATION OF ULTRAFINENICKEL POWDERABSTRACTThis experiment is based on pure water prepare ultrafine nickel powder. Nickel sulfate (NiSO4• 6H2O) as reactants; Hydrazine hydrate (N2H4•H2O) as a reducing agent; Sodium hydroxide (NaOH)is used to adjust the PH of the alkaline; Sodium tartrate (C4H4O6Na2) is the dispersant; Copper sulfate (CuSO4• 5H2O) is the nucleating agent. Citric acid C6H8O7• H2O) is the complexing agent; Different seed silver nitrate (AgNO3) and cobalt sulphate (CoSO4• 7H2O) to react. At different temperatures, different concentrations of the reactants, different concentration of reducing agent and different types of nucleating agents conducted experiments. The results show that, Concentration of nickel sulphate reaction 0.6mo / L, Hydrazine concentration of 3.0mol / L, Reaction temperature at 80 ℃for the best response, The best reaction conditions. When the reaction of silver nitrate when the nucleating agent was better than copper sulfate, cobalt sulfate better.KEY WORDS: nickel sulfate, Temperature, concentration,seed目录第一章引言 (1)§1.1 镍的简介及世界镍资源分布、交易情况 (1)§1.1.1 镍的简介 (1)§1.1.2世界镍资源分布、交易状况 (1)§1.2 超细镍粉的制备方法 (6)§1.2.1气相法 (6)§1.2.2液相法 (3)§1.2.3电解法 (5)§1.2.4固相法 (6)§1.2.5等离子法 (6)§1.3超细镍粉的应用 (7)§1.3.1电池材料 (7)§1.3.2磁性材料 (7)§1.3.3硬质合金 (7)§1.3.4催化材料 (8)§1.3.5吸波材料 (8)§1.3.6军用特种材料 (8)§1.3.7多层陶瓷电容器(MLCC) (8)§1.4超细镍粉的研究意义 (9)第2章实验部分 (10)§2.1 实验仪器 (10)§2.2 实验试剂 (10)§2.3 实验说明 (10)§2.4 实验一组 (11)§2.5 实验二组 (12)§2.6 实验三组 (13)§2.7实验四组 (14)§2.8实验五组....................... 错误！未定义书签。
超细球形镍粉的制备
超细球形镍粉的制备司佳佳，苏晓磊✉西安工程大学材料工程学院，西安 710048✉通信作者,E-mail:****************摘 要 在不使用分散剂和表面活性剂的条件下，以水溶液为反应体系，水合肼为还原剂，采用液相还原法制备超细镍粉。
通过扫描电子显微镜、X 射线衍射仪、激光粒度分析仪、能谱分析仪等测试仪器对粉体进行表征，研究了反应温度和[N 2H 4]/[Ni 2+]浓度比对镍粉平均粒径、形貌、分散性、还原率以及纯度的影响，探讨了镍粉从刺球形向球形转变过程中粉体分散性的变化规律。
结果表明：在反应温度80 ℃、[N 2H 4]/[Ni 2+]=8的条件下，制备的镍粉纯度较高，球形度较好，粒径分布窄，平均粒径为380 nm ，且具有较高的还原率。
关键词 液相还原；镍粉；形貌；粒度分布分类号 TB31Preparation of ultrafine spherical nickel powdersSI Jia-jia , SU Xiao-lei ✉School of Materials Science and Engineering, Xi'an Polytechnic University, Xi'an 710048, China✉Correspondingauthor,E-mail:****************ABSTRACT Ultrafine nickel powders were synthesized by liquid phase reduction using water as the reaction system and hydrazine hydrate as the reducing agent without the dispersant and surfactant. The powders were characterized by scanning electron microscope (SEM), X-ray diffractometer (XRD), laser particle size analyzer, and energy disperse spectroscope (EDS). The effects of the reaction temperature and [N 2H 4]/[Ni 2+] concentration ratio on the average particle size, morphology, dispersibility, reduction rate, and purity of the nickel powders were investigated. The variation of the powder dispersibility during the morphology transformation of nickel powders from thorn spherical to spherical was discussed. The results show that, under the reaction temperature of 80 ℃ and [N 2H 4]/[Ni 2+]=8, the prepared nickel powders show the high purity, good sphericity, narrow particle size distribution, and high reduction rate with the average particle size of 380 nm.KEY WORDS liquid phase reduction; nickel powders; morphology; size distribution超细镍粉一般是指粒径小于1 μm 的镍单质。
超细镍粉生产工艺及进展
超细镍粉生产工艺及进展-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII超细镍粉工艺现状与发展趋势孙磊，李军义，郭顺，罗文，杨国启，（宁夏东方钽业股份有限公司宁夏石嘴山 753000）（国家钽铌特种金属材料工程技术研究中心宁夏石嘴山 753000）摘要：超细镍粉是一种重要的功能材料，具有广阔的应用前景，已成为我国功能材料开发的热点。
本文介绍了国内外超细镍粉的制备工艺和方法，简要阐述各种方法研究现状及其优缺点,提出我国超细镍粉研究重点。
关键字：超细镍粉; 制备方法; 现状; 趋势中图分类号：TFl23．7 文献标志码：ATechnology Status and Development Trend of Ultra-fine Nickel PowderSun Lei, Li Junyi, Guo Shun, Luo Wen, Yang Guoqi(Ningxia Orient Tantalum Industry Co., Ltd., Shizuishan 753000)Engineering Research Center of Tantalum and Niobium Special Metal Materials, Ningxia , Shizuishan753000)Abstrate：Ultra-fine Nickel powder is an important function material due to its extensive application and has become a hot point in function materials development in china. In this paper, the preparation method of ultra-fine nickel is introduced in world. The advantage and disadvantage of various methods are briefly analyzed and compared．Finally, research focus of ultra-fine nickel is pointed out in china.Keys word：Ultra-fine Nickel powder;fabrication method; Status; trend超细镍粉以其独特的电磁性，催化性及大的表面效应和体积效应等性能，使其在导电浆料，电池材料，磁性材料，吸波及特种涂层等领域得到了广泛应用[1-4]。
非铁磁性超细镍粉的制备研究
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都市科 龙 化 工试 剂 厂 ， 析 纯 ； 氧化 钠 （ ＯＨ） 分 氢 Ｎａ ，
成都市科龙化工试剂厂 ， 分析纯 ； Ｐ ８Ｔ －０成都 Ｏ 一， Ｘ １ ， 市科龙化工试剂厂， 分析纯 。
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