一种氧化镍粉体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种固体氧化物粉体及其制备方法，具体涉及一种氧化镍粉体及其制备方法。本发明专利技术氧化镍粉体的制备方法包括以下步骤：(1)将镍盐溶液与络合剂混合，搅拌，得到络合物溶液；其中，镍盐溶液中所含镍离子与络合剂中配位原子的摩尔比为1：5～1：6；(2)向步骤(1)所得络合物溶液中加入强碱溶液，搅拌，得到氢氧化镍前驱体沉淀，用水洗涤氢氧化镍前驱体沉淀，得到浆料；(3)干燥步骤(2)所得浆料，得到产物前驱体；(4)焙烧步骤(3)所得产物前驱体，得到氧化镍粉体。本发明专利技术制备的氧化镍粉体无团聚、粒度细小、杂质品味低，硫品味可控，特别是钠品味低和氯品味低，可作为电子元件、固体氧化物燃料电池的电极中使用的氧化镍粉体材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种固体氧化物粉体及其制备方法，具体涉及一种氧化镍粉体及其制备方法。
技术介绍
氧化镍粉体具有良好的催化性能及在各种材料中的加工性能，是一种广泛应用于电池电极、催化剂、磁性材料与陶瓷色料等领域的重要无机材料。目前国内外研究制备纳米NiO粉体的主要方法有：固相法、水热法、溶胶凝胶法和化学沉淀法。(1)固相法：有关固相法的报道不多，胡辉等人采用室温固相反应合成前驱体NiC204·2H20，经热分解，获得了平均粒径在15纳米，粒子分布均匀，无明显团聚的NiO黑色纳米粉体。(2)水热法：中国专利公开号CN1035533151B中提出了以四水合乙酸镍及乙二醇为原料，采用水热法于100-200摄氏度反应2-48小时得到反应产物，并洗涤、干燥、煅烧获得电极材料氧化镍。(3)溶胶凝胶法：王子忱等人根据胶体化学的原理，成功地制备了纳米晶NiO超微粒子。通过向一定浓度的NiCl2水溶液中加入少量DBS，然后以一定的速度滴加NaOH生成沉淀，同时进行搅拌，控制一定的pH值后，将沉淀离心洗涤后加入一定量的水，在一定的温度下胶溶生成水合氧化镍胶体。取一定浓度的胶体，加入一定浓度的DBS，再用二甲苯或氯仿萃取，萃取分离后的胶体粒子经脱水再减压蒸馏除去有机溶剂，然后在真空干燥箱中干燥，将干燥后的粒子放在马弗炉中，在不同温度下灼烧制得纳米晶NiO超微粒子。经350摄氏度，2h处理后制得的纳米晶超微粒子为球形，粒度分布均匀，平均粒度为6纳米。(4)化学沉淀法：采用化学沉淀法制备氧化镍是当今的一个热点。郭学益、黄凯等人采用尿素为沉淀剂制得了均分散的氧化亚镍前驱体粒子。并系统考察了镍离子浓度、尿素浓度、反应温度、反应时间、起始pH值及分散剂等因素对前驱体粒子形成的影响规律。邓祥义、向兰等以六水合氯化镍为原料,氨水为沉淀剂,在常温下用单相直接沉淀法制备出9纳米左右的纳米NiO,探索出氯化镍氨水的最佳摩尔比、沉淀温度、锻烧温度和锻烧时间等工艺条件,该法不需要溶解沉淀剂,不需要加热,也不需要昂贵的原料,简化了操作程序,降低了加工成本,且原料易得,价廉,便于工业化生产。日本住友金属矿山株式会社通过将硫酸镍溶液和强碱溶液混合得到氢氧化镍，将所得到的氢氧化镍经干燥后在非还原性气氛中于850℃-1050℃的温度下进行热处理而形成氧化镍颗粒的烧结体，然后将氧化镍颗粒烧结体进行破碎，从而得到纯度高的氧化镍粉末。该方法虽然可以获得硫品味低的氧化镍粉体，但由于强碱溶液和金属镍盐溶液直接混合，造成局部沉淀过程过快，沉淀物颗粒粒度分布大，易团聚；此外，干燥过程中在毛细管力作用下很容易产生团聚，导致前驱体经过煅烧后获得的产物粉体出现硬团聚，粒度分布较宽等不良结果。而且，该方法是将氧化镍颗粒烧结体进行破碎进而得到产物粉体，煅烧温度过高会导致产物粉体的烧结活性显著降低。传统的固相法主要利用高温分解合成产物，存在耗能多、产物粒径大、易团聚等不足。水热法主要是在反应釜中以水为溶剂，在一定温度下依靠系统的自生压强，原始物料进行反应的一种方法。该方法操作简单，但原料配比以及水热反应温度均对最终产物的粒径、形貌有较大影响，且不适合大批量生产。溶胶—凝胶法一般采用金属醇盐为前驱体，但传统化学方法合成金属醇盐过程复杂、处理繁琐。此外，该方法成本较高，，也不易实现大规模化工业生产。化学沉淀法是合成纳米NiO最早采用的相对较成熟的方法，通常以NiCl2，NiSO4或Ni(NO3)2为原料，NaOH等强碱为沉淀剂合成纳米NiO。但由于滴加NaOH等强碱溶液时，容易导致局部沉淀剂浓度过高，造成产物颗粒大小不均、易团聚等现象。而且金属氢氧化物前驱体经过滤后，颗粒之间含有大量的水，在一定温度下进行烘干蒸发干燥时，由于水分子在蒸发时毛细收缩作用将前驱体颗粒压向一起，加上湿颗粒表面上吸附的自由水分子与自由羟基形成的氢键作用，煅烧过程中将会导致颗粒之间产生化学键而形成难以分散的硬团聚体，粒度分布较宽。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种颗粒大小均匀、不易团聚的氧化镍粉体及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案包括以下步骤：(1)将镍盐溶液与络合剂混合，搅拌，得到络合物溶液；其中，镍盐溶液中所含镍离子与络合剂中配位原子的摩尔比为1：5～1：6；(2)向步骤(1)所得络合物溶液中加入强碱溶液，搅拌2～10小时，得到氢氧化镍前驱体沉淀，用纯水洗涤氢氧化镍前驱体沉淀，得到浆料；其中，强碱溶液中所含强碱与镍盐溶液中所含镍盐的摩尔比为2:1～3:1；(3)干燥步骤(2)所得浆料，得到产物前驱体；(4)焙烧步骤(3)所得产物前驱体，得到氧化镍粉体。本专利技术将镍盐溶液与络合剂混合，搅拌一定时间，配成络合充分的络合物溶液，再和强碱反应，这样的原料混合顺序避免了金属盐与强碱溶液直接接触，起到了良好的缓释的作用；经强碱沉淀转化得到的氢氧化镍前驱体浆料，有效的改善了由于局部沉淀剂浓度过高、沉淀速度过快而造成产物颗粒大小不均、易团聚等现象。若直接将所有原料混合会导致沉淀过程不均匀，获得的产物粉体颗粒大小不均匀，产生大量硬团聚体等不好的结果。同时，为了增强缓释作用，本专利技术将镍盐溶液中所含镍与络合剂中配位原子的摩尔比选择为1：5～1：6。镍离子和络合剂可以形成多种配位体，当配位原子的个数小于5时，形成的络合物稳定性差，和强碱反应时不能起到良好的缓释效果；当溶液中镍离子与配位原子的摩尔比为1：5～1：6时，镍离子可达到5配位或者6配位，形成比较稳定的络合物，和强碱反应时会起到良好的缓释作用，反应后可以获得均匀细小的粉体颗粒。采用本专利技术的方法，可得到颗粒大小均匀、不易团聚的氧化镍粉体。作为本专利技术所述氧化镍粉体的制备方法的优选实施方式，所述步骤(3)中，采用喷雾干燥法干燥步骤(2)所得浆料。本专利技术采用喷雾干燥法，将步骤(2)所得浆料经过高温瞬间脱水，获得分散性、流动性良好的产物前驱体颗粒，防止了由于水分子在蒸发时毛细收缩作用及氢键作用产生的硬团聚体，确保了煅烧后产物粉体的颗粒细小，大小均匀，分散性、流动性良好，粉体的成型性能更好，更容易；烧结温度更低，致密度更高。作为本专利技术所述氧化镍粉体的制备方法的更优选实施方式，所述喷雾干燥法的进口温度为100-300℃，出口温度为70-150℃，转速为5000-15000转/分钟。作为本专利技术所述氧化镍粉体的制备方法的优选实施方式，所述步骤(4)中，焙烧的温度为500～900℃，焙烧的时间为1～10小时。作为本专利技术所述氧化镍粉体的制备方法的更优选实施方式，所述焙烧的温度为600～700℃。作为本专利技术所述氧化镍粉体的制备方法的最佳实施方式，所述焙烧的温度为650℃。前驱体氢氧化镍随着温度升高会发生物相转化，且焙烧温度的高低对氧化镍的形态、颗粒、烧结活性等起着决定性作用。所得产品为黑色时，其化学稳定性差；当焙烧温度太高(如1000℃,1100℃,1300℃)，即使得到稳定的绿色产物，但高温下获得的产物粉体烧结现象明显，团聚严重，且烧结活性很差，限制了其在很多领域的应用。本专利技术焙烧温度为500～900℃，得到的一氧化镍产品，是化学稳定性良好的绿色产物，粉体颗粒细小，大小均匀，其D50为可以达到0.05-0.5um，且分散性和烧结活性良好，容易在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化镍粉体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将镍盐溶液与络合剂混合，搅拌，得到络合物溶液；其中，镍盐溶液中所含镍离子与络合剂中配位原子的摩尔比为1：5～1：6；(2)向步骤(1)所得络合物溶液中加入强碱溶液，搅拌2～10小时，得到氢氧化镍前驱体沉淀，用水洗涤氢氧化镍前驱体沉淀，得到浆料；其中，强碱溶液中所含强碱与镍盐溶液中所含镍盐的摩尔比为2:1～3:1；(3)干燥步骤(2)所得浆料，得到产物前驱体；(4)焙烧步骤(3)所得产物前驱体，得到氧化镍粉体。

【技术特征摘要】
1.一种氧化镍粉体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将镍盐溶液与络合剂混合，搅拌，得到络合物溶液；其中，镍盐溶液中所含镍离子与络合剂中配位原子的摩尔比为1：5～1：6；(2)向步骤(1)所得络合物溶液中加入强碱溶液，搅拌2～10小时，得到氢氧化镍前驱体沉淀，用水洗涤氢氧化镍前驱体沉淀，得到浆料；其中，强碱溶液中所含强碱与镍盐溶液中所含镍盐的摩尔比为2:1～3:1；(3)干燥步骤(2)所得浆料，得到产物前驱体；(4)焙烧步骤(3)所得产物前驱体，得到氧化镍粉体。2.如权利要求1所述的氧化镍粉体的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，采用喷雾干燥法干燥步骤(2)所得浆料。3.如权利要求2所述的氧化镍粉体的制备方法，其特征在于：所述喷雾干燥法的进口温度为100-300℃，出口温度为70-150℃，转速为5000-15000转/分钟。4.如权利要求1所述的氧化镍粉体的制备方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱基华，
申请(专利权)人：潮州三环集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44