制备液体浴中的亚微颗粒的分解方法技术

一种生产含金属的亚微颗粒的分散液的方法，该方法包括以下步骤： 在容器中提供选定液体的浴； 使至少一种含金属的流体与载体气体混合，形成含金属的流体混合物，所述含金属的流体能在选定的液体中在预定条件下分解形成含金属的亚微颗粒； 使含金属的流体混合物鼓泡通过浴中的选定液体；和 在浴中形成预定条件，使得至少一部分含金属的流体在浴中的选定液体内分解，形成分散在选定液体中的、含金属的亚微颗粒。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及纯金属粉末和金属化合物粉末，具体地涉及一种制备液体浴中的含金属的亚微颗粒的新的有用方法，这些颗粒可以原样使用或为其它工业目的而进一步加工。这些用途包括但不限于用于电化学电池例如电池组、MLCC(多层陶瓷电容器)和其它类型电容器的浆液和糊料，和用于电池材料、电子材料、催化和磁性材料的金属粉末。
技术介绍
1889年，Mond和Langer发现，四羰基镍或Ni(CO)4在约150-315℃的温度范围内能分解成基本上纯的金属镍和一氧化碳。Mond法的一个主要缺点是四羰基镍是非常危险的毒物。相似地，必须非常小心地处理一氧化碳。因此，在全世界很少有组织使用该方法。多层电容器糊料市场需要亚微级(小于1微米)的镍粉末，且不含尺寸大于约1微米的团聚颗粒。大多数商购的细镍粉通过化学气相沉积(CVD)、氯化物还原或水沉淀来制备。但是，大规模使用这些技术是昂贵的。多层电容器生产者使用的所得的镍粉开始是以干粉形式销售的。细粉末随后分散到液体中以形成浆液，这是糊料生产工艺的一部分。糊料的生产使得最终产物的成本显著增加。数十年来，通过在气相中分解四羰基镍的蒸气来生产各种细的纯镍粉末。一次颗粒尺寸小于约0.5微米的超细粉末可以通过在约400℃以上的温度下使羰基镍进行气相分解来制备。不幸的是，在这些条件下，颗粒的碰撞产生了许多烧结的机会，得到了含有一些不希望的超过1微米的颗粒的粉末。所有目前生产含亚微颗粒的技术需要昂贵的多步间歇操作来生产所需的浆液和糊料。在上世纪转变期的羰基镍技术的早期开发中，认识到使羰基镍和氢气通过流体可以催化和形成有机化合物。参见Shukoff等人的德国专利241823(1911)。相似地，Ellis的美国专利1138201教导了使受热的油进行氢化。羰基镍用作在油内的细催化镍的来源。在这两种情况下，从液体中分离出镍颗粒，留下氢化化合物。显然，并没有认识到随后处理的含有镍颗粒的分散液例如糊料或浆液有任何实用价值。同样参见C.Ellis，Hydrogenation of Organic SubstratesIncluding Fats and Fuels，第3版，Van Nostrand，纽约，1930，164-167页，其中讨论了Shukoff和Ellis的专利。Mittasch等人的美国专利1759658和Muller等人的美国专利1759661公开了使用金属羰基化物生产细分的金属的方法。美国专利3504895公开了一种通过在液体环境中分解羰基化物并循环非金属产物来从羰基化物生产金属粉末的方法。美国专利3228882公开了一种通过在含有用于包封的聚合物的溶剂中分解羰基化物来制备钴粉末的方法。美国专利5137652公开了一种通过将氨引入含活化剂和羰基化物的溶剂中来制备溶液中的金属氮化物的方法。美国专利6033624公开了一种通过将羰基前体与合金元素在溶剂中混合来制备各种金属和金属合金粉末的方法。E.Papirer、P.Horny等人在“The Preparation of a Ferrofluidby Decomposition of Dicobalt Octacarbonyl”，Journal of Colloidand Interface Science，第94卷，第1期，1983年7月，220-228页中公开了通过用磺基磺酸(sulfosulinate)乙基钠(一种表面活性剂)热分解在溶液中的甲苯羰基钴来制备钴的颗粒悬浮液。Kageyama等人的美国专利4808216和Sawada等人的美国专利5064464公开了通过金属羰基化物的气相热解来制备超细磁性金属粉末。其中没有教导或暗示使含金属的流体鼓泡通过液体。美国专利6365555公开了一种使用高压流体动力学空穴制备含金属的化合物的方法。超声空穴对镍粉末的作用也在Suslick等人的“Heterogeneous Sonocatalysis with Nickel Powder”，J.ofAmerican Chem.Soc.，1987，第109卷，第II期，3459-3461页中讨论。尽管引用的文献看来教导了通过液体浴制备颗粒和/或胶体的方法，且一些教导了使用各种方法、组分和技术来分解羰基化物的方法，但是它们没有教导或暗示本专利技术的制备具有含金属的亚微颗粒的分散液来用于糊料、浆液和其它目的方法。需要一种经济有效的连续方法来生产在分散液中的金属或金属化合物亚微粉末，从而消除许多中间加工步骤。
技术实现思路
本专利技术是一种制备各种纯金属或金属化合物的亚微颗粒的分散液的低成本连续方法。含金属的流体和载体气体混合物的气泡引入到具有选定组成和流变性能的液体浴中。该浴经加热或者暴露于分解该浴中的含金属流体的预定的条件下。该浴温度的加热根据所制备的颗粒的所需性能以及为该浴选择的液体的热性能而变化。随着气泡的产生，含金属的流体分解成亚微金属或金属化合物颗粒，不会发生团聚，同时分散在液体中。当羰基镍蒸气是含金属的流体时，所得的镍颗粒的平均直径是约0.1微米，这是小于最常用的商购镍颗粒的数量级。因此，本专利技术的目的是提供一种生产含金属的亚微颗粒的分散液的连续方法，该方法包括在容器中形成选定液体的浴；使至少一种含金属的流体与载体气体混合，形成含金属的流体混合物，所述含金属的流体是能在选定的液体中在预定条件下分解成含金属的亚微颗粒的气体或液体；将含金属的流体混合物鼓泡通过浴中的选定液体；在浴中形成预定条件，使得至少一部分含金属的流体在浴中的选定液体内分解，形成分散在选定液体中的、含金属的亚微颗粒，含分散颗粒的选定液体具有选定的流变性能。表征本专利技术的各种新颖性特征在所附权利要求中详细地指出，并形成本公开的一部分。为了更好地理解本专利技术、其操作优势和通过用途达到的具体目的，参见附图和描述，其中说明了本专利技术的优选实施方案。附图简述在附图中，附图说明图1是本专利技术实施方案的示意图。具体实施例方式现在参考附图，图1显示用于生产含金属的亚微颗粒的液体的系统，一般标为10。尽管在下面公开的三个具体示例是针对使用羰基镍制备的镍(Ni)颗粒，但是本领域技术人员将会理解本专利技术方法适用于制备其它金属颗粒和制备金属化合物颗粒，其中金属或金属化合物形成能在选定液体浴中分解的羰基或非羰基化合物。金属的例子包括镍(Ni)、铁(Fe)、钴(Co)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、钛(Ti)、钒(V)和锌(Zn)，金属化合物的例子包括这些金属的氧化物、硫化物、氢氧化物或碳化物。一种或多种含金属的流体可以用于制备颗粒的混合物，含金属的流体可以是气体或液体。例如，一种或多种金属羰基化物和/或一种或多种金属卤化物和/或一种或多种公知的有机金属CVD前体可以用作本专利技术方法中的含金属的流体。术语“含金属的”不论是用于含金属的流体或含金属的颗粒，都包括元素或纯的金属和金属化合物。可用作本专利技术含金属的流体的非羰基化合物例如包括本领域技术人员公知的金属卤化物和各种气态或液态CVD有机金属前体。化学气相沉积或CVD是一种这样的方法，其中一种或几种前体化合物和反应物气体引入气相真空室中。该室含有基材，物质以薄膜的形式由蒸气沉积到基材上。尽管前体化合物的初始状态对于CVD本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生产含金属的亚微颗粒的分散液的方法，该方法包括以下步骤在容器中提供选定液体的浴；使至少一种含金属的流体与载体气体混合，形成含金属的流体混合物，所述含金属的流体能在选定的液体中在预定条件下分解形成含金属的亚微颗粒；使含金属的流体混合物鼓泡通过浴中的选定液体；和在浴中形成预定条件，使得至少一部分含金属的流体在浴中的选定液体内分解，形成分散在选定液体中的、含金属的亚微颗粒。2.权利要求1的方法，包括调节分散液的流变性能。3.权利要求1的方法，包括通过使分散液增稠到选定的固含量来调节流变性能。4.权利要求1的方法，包括通过使分散液进行至少一种下列操作来调节流变性能蒸发；离心；磁力分离；和超滤。5.权利要求1的方法，包括除载体气体外将稀释气体加入混合物中。6.权利要求5的方法，包括将至少一种固体加入稀释气体中以便改性亚微颗粒的表面性能和物理性能或成为以金属层涂布。7.权利要求1的方法，其中浴的预定条件包括将该浴对流或传导加热到使至少一部分含金属的流体分解所要求的程度。8.权利要求7的方法，其中该浴保持在使浴流体处于液态的压力下。9.权利要求7的方法，其中使用红外、微波、激光、感应和超声波加热中的至少一种来进行加热。10.权利要求1的方法，其中含金属的流体选自气态或液态羰基化物、卤化物或有机金属CVD前体。11.权利要求1的方法，其中含金属的流体是至少一种下列金属的化合物镍、铁、钴、铬、钼、钨、铝、铜、金、银、钛、钒和锌，以及它们的氧化物、硫化物、氢氧化物和碳化物。12.权利要求1的方法，其中载体气体选自氩气、氮气、氦气、一氧化碳、二氧化碳和它们的混合物。13.权利要求12的方法，包括除载体气体之外将稀释气体一起加入混合物中，所述稀释气体选自一氧化碳、二氧化碳和它们的混合物。14.权利要求1的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·B·瓦斯蒙德，R·S·亚当斯，J·阿姆布罗斯，A·马卡里安，D·瑙曼，L·蒂姆伯格，R·斯蒂芬，
申请(专利权)人：英科有限公司，
类型：发明
国别省市：