多元醇还原法制备超细镍粉工艺研究

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本论文通过对多元醇还原法的热力学分析,绘制出Ni-EG-H2O体系的φ-pH图,由φ-pH图预测反应进行的可能性。研究了各种工艺因素对镍粉形貌的影响,并采用IR、XRD、SEM、BET等测试手段研究了反应过程中的产物分布、镍粉的晶相、形貌及粒径。通过对乙二醇还原氢氧化镍制备超细镍粉的工艺研究,结果表明:4h即可反应完全,延长反应时间镍粉粒径长大。前驱体含水率高于或低于60%均不利于反应进行。PVP的加入对反应速度和粒径影响不大,其作用在于改善镍粉的形状和团聚情况。NaOH的添加量增加除了加快反应速度,还诱导镍粉由立方晶型向六方晶型转变;NaOH的量由10g/L增加至60g/L时,镍粉中六方晶型含量由0.96%升至3.04%。引入成核剂AgNO3后,反应速度加快,镍粉粒径由0.227μm减至0.163μm。合适的工艺条件为:反应时间为4h、前驱体含水率为60%左右、固液比为0.02、适量的PVP与NaOH。在此条件下可制备出平均粒径约为300nm、形貌可控粒度分布均匀的球形超细镍粉。通过在乙二醇液相中还原草酸镍制备超细镍粉的工艺研究,结果表明:与还原氢氧化镍相比,草酸镍还原速度较快,3h即可反应完全,草酸镍还原生成六方晶型镍粉,而氢氧化镍则还原生成立方晶型镍粉。随着固液比的减小,六方晶型镍粉含量由33.6%增至45.1%。PVP分子与镍粉表面原子存在的化学键作用可以改善镍粉的形貌和颗粒团聚。随着NaOH添加量增加,六方晶镍的含量先由43.3%降至19.1%,然后由19.7%升至25.2%。引入成核剂AgNO3后六方晶镍晶粒粒径减小,六方晶镍的含量由19.1%降至17.4%。反应时间3h,固液比0.01,PVP 5.0g/L,80.0g/LNaOH可制备出六方晶型含量达45.1%的球形镍粉。上述两种制备体系中,乙二醇的作用不同。第一种工艺,乙二醇为还原剂,第二种工艺中,乙二醇为还原剂或溶剂。通过IR分析和沉淀物XRD物相分析,结果表明:在碱性条件下,乙二醇及草酸根的氧化产物均为CO22-,与通过φ-pH图预测的一致。
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