一種鎳納米粒子的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎳納米粒子的制備方法，所述的方法包括以下步驟：在氮氣氛圍下，向無水乙醇中加入氯化鎳，然后加入[BMIN]BF4離子液體作為分散劑，制得鎳源分散溶液，邊攪拌邊加入體積濃度為20%～25%的水合肼水溶液到鎳源分散溶液中，攪拌至生成黑色沉淀后，繼續(xù)攪拌1～2小時，得反應(yīng)液，進行離心，取沉淀物反復(fù)用去離子水進行清洗最終得到含少量無水乙醇沉淀物放入真空干燥箱，在10～100帕斯卡壓力、80～90℃下真空干燥箱24小時～48小時，除去沉淀物中的水分和無水乙醇，得到成品鎳納米粒子。該方法制得的鎳納米粒子分散性好，所用設(shè)備簡單，操作條件易于掌握，同時在制備過程中不需要高溫培燒，節(jié)省能源，降低成本。
【專利說明】一種鎳納米粒子的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米材料鎳納米粒子的制備方法，具體說是一種具有良好分散性的鎳納米粒子的制備方法，屬于無機納米材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于納米材料具有不同與普通材料的獨特性能，越來越受到人們的關(guān)注。納米技術(shù)作為一種最具有市場應(yīng)用潛力的新興科學(xué)技術(shù)，其潛在的重要性毋庸置疑。
[0003]鎳納米材料具有尺寸小、表面能高、比面積大等納米材料的特點，并且具有良好的導(dǎo)電性和磁性，廣泛應(yīng)用于國防工業(yè)、化工、環(huán)境保護、航天航空、催化、磁記錄材料、硬質(zhì)合金和粉末冶金等諸多領(lǐng)域。目前制備鎳納米粒子的方法主要有溶膠凝膠法、電化學(xué)沉積法、化學(xué)氣相沉積法、水熱還原法、微乳液法、化學(xué)還原法等。溶膠凝膠法制備鎳納米粒子純度較高、均勻性好、顆粒細小，但由于制備過程中需要高溫去除雜質(zhì)，甚至需要保護氣流和還原氣流，制備頗為復(fù)雜；電化學(xué)沉積法制備的鎳納米粒子純度高、形態(tài)均勻，但制備方法復(fù)雜、成本較高、較難獲得既有一定承載能力又易被除去而不污染產(chǎn)物的模板；化學(xué)沉積法制備鎳納米粒子成本較高，且操作困難；水熱還原法制備鎳納米粒子由于是在高壓釜中進行，所以對設(shè)備要求較高，導(dǎo)致成本偏高；微乳液法制備的鎳納米粒子粒徑小，單分散性好，但引入的表面活性劑、共表面活性劑和油類要用有機溶劑反復(fù)清洗，且不易清除；化學(xué)還原法制備鎳納米粒子操作簡單、條件溫和、污染少、便于大規(guī)模生產(chǎn)，但是產(chǎn)物分散性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的，為解決上述的技術(shù)問題，而提供一種制備具有良好分散性的鎳納米粒子的方法，具有工藝簡單、成本低廉且易于操作的優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題的不足，所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種具有良好分散性的鎳納米粒子的制備方法，所述的制備方法包括以下步驟:
[0007]( I)制備鎳納米粒子
[0008](1-1)取無水乙醇轉(zhuǎn)移到反應(yīng)容器內(nèi)，向無水乙醇中通入氮氣，以排除反應(yīng)體系及反應(yīng)容器內(nèi)的氧；
[0009](1-2)在氮氣氛圍下，向無水乙醇中加入氯化鎳，使氯化鎳的摩爾體積濃度在0.01mol/L?0.lmol/L之間，然后加入[BMIN]BF4離子液體作為分散劑，充分攪拌均勻，制得鎳源分散溶液，加熱至70°C?80°C，備用，所述的無水乙醇與[BMIN]BF4離子液體的體積比為100:2?14，優(yōu)選無水乙醇與[BMIN]BF4離子液體的體積比為100:6?10。
[0010](1-3)在攪拌狀態(tài)下，邊攪拌邊加入體積濃度為20%?25%的水合肼水溶液到鎳源分散溶液中，攪拌至生成黑色沉淀后，繼續(xù)攪拌I?2小時，得反應(yīng)液，所述的無水乙醇與水合肼溶液的體積比為100:10?34，優(yōu)選所述的無水乙醇與水合肼溶液的體積比為100:10 ?20。
[0011](2)清洗金屬鎳納米粒子:[0012](2-1)將步驟(1-3)得到的反應(yīng)液進行離心，得到沉淀物A和上層清液A，倒出上層清液A，沉淀物A備用。
[0013](2-2)按體積比1:4~9取沉淀物A與去離子水，在沉淀物A中加入去離子水，用去離子水對沉淀物洗滌，然后放入離心機內(nèi)進行離心，得到沉淀物B和上層清液B，將上層清液B倒出，沉淀物B備用，按體積比1:4~9取沉淀物B與去離子水重復(fù)步驟(2-2)，清洗沉淀物B三到四次，得沉淀物C。
[0014](2-3)以無水乙醇代替去離子水，取沉淀物C，按體積比1:4~9取沉淀物C與無水乙醇重復(fù)步驟(2-2 )，清洗沉淀物C三至四次，得沉淀物D ；
[0015](3)將步驟(2-3)得到的沉淀物D (含少量無水乙醇)放入真空干燥箱，在10~100帕斯卡壓力、80~90°C下真空干燥箱24小時~48小時，除去沉淀物中的水分和無水乙醇，得到成品鎳納米粒子。
[0016]進一步，所述的步驟(1-2)中所述的攪拌是開啟機械攪拌機，以100~200轉(zhuǎn)/分的速度攪拌10分鐘。
[0017]再進一步，所述的步驟(2-1)中所述的離心是在1000~2000轉(zhuǎn)/分的條件下離心10~20分鐘。 [0018]更進一步，所述的步驟(2-2)中所述的離心是在1000~2000轉(zhuǎn)/分的條件下離心10~20分鐘。
[0019]所述的步驟(2-1)所述上層清液A和步驟(2-2)所述上層清液B回收后采用蒸餾法回收乙醇和蒸餾水，將得到的乙醇再應(yīng)用于生產(chǎn)。
[0020]所述的鎳納米粒子粒徑小，通常按本發(fā)明方法制備得到的鎳納米粒子粒徑為20~40nm，晶體顆粒小，分散性良好。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用氯化鎳為鎳源，由于氯化鎳屬于一般市售商品，購買方便，價格低廉，且生產(chǎn)工藝操作簡單，生產(chǎn)成本低廉，不對環(huán)境產(chǎn)生污染，利于環(huán)境保護。
[0022]本發(fā)明的工藝中首先用無水乙醇代去離子水作為溶劑溶解鎳源，在一定程度上減少了溶液的極性，有利于納米粒子的分散。再采用[bmin]bf4離子液體作為模板劑和分散劑，替代傳統(tǒng)的表面活性劑；混合均勻后，加熱至70攝氏度，使用水合肼進行攪拌還原制備具有良好分散性的鎳納米粒子；[bmin]bf4離子液體的加入既有促使合成的納米材料具有更好的分散性，使用去離子水，無水乙醇清洗除去反應(yīng)體系中的鹽類及其它物質(zhì)；且該離子液體也能在后期的清洗中通過去離子水和無水乙醇的反復(fù)清洗中完全去除。
[0023]本發(fā)明利用[810扣8?4離子液體加入量的不同，可以制備出不同大小的鎳納米顆粒，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明鎳納米粒子分散性好。
[0024]本發(fā)明方法簡單，所用設(shè)備簡單，操作條件易于掌握，便于大規(guī)模生產(chǎn)，同時在制備過程中不需要高溫培燒，節(jié)省能源，降低成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1:實施例一制得的(無水乙醇與離子液體體積比為100:2)鎳納米粒子SEM圖。
[0026]圖2:實施例二制得的(無水乙醇與離子液體體積比為100:6)鎳納米粒子SEM圖。
[0027]圖3:實施例三制得的(無水乙醇與離子液體體積比為100:10)鎳納米粒子SEM圖。
[0028]圖4:實施例四制得的(無水乙醇與離子液體體積比為100:14)鎳納米粒子SEM圖?！揪唧w實施方式】
[0029]一種制備具有良好分散性的鎳納米粒子制備方法，按如下步驟進行:
[0030]( I)制備鎳納米粒子
[0031](1-1)取50mL的無水乙醇轉(zhuǎn)移到反應(yīng)容器內(nèi)，向無水乙醇中通入氮氣，以排除反應(yīng)體系及反應(yīng)容器內(nèi)的氧；
[0032](1-2)在氮氣氛圍下，向無水乙醇中加入氯化鎳，使氯化鎳的摩爾體積濃度在
0.0lmol/L?0.lmol/L之間，然后加入[BMIN]BF4離子液體作為分散劑，所述的無水乙醇與[BMINIbf4離子液體的體積比為100:2?14，開啟機械攪拌，以100-200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌10分鐘，制得鎳源分散溶液，加熱至70?80°C，備用。
[0033](1-3)在機械攪拌狀態(tài)下，邊攪拌邊量取邊加入體積濃度為20%?25%的水合肼溶液到鎳源溶液中，所述的無水乙醇與水合肼溶液的體積比為100:10?34，攪拌至生成黑色沉淀后，繼續(xù)攪拌I?2小時。
[0034](2)清洗金屬鎳納米粒子:
[0035](2-1)將反應(yīng)液倒入離心管中，放入離心機中，以1000?2000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速離心10?20分鐘，得到沉淀物A和上層清液A，倒出上層清液A，沉淀物A備用。
[0036](2-2)按體積比1:4?9取沉淀物A和去離子水，在沉淀物A中加入去離子水，利用去離子水對沉淀物A洗滌5?10分鐘，然后放入離心機內(nèi)，以1000?2000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速離心10?20分鐘，得到沉淀物B和上層清液B，將上層清液B倒出，沉淀物B備用，按體積比1:4?9取沉淀物B和去離子水重復(fù)步驟(2-2)洗滌沉淀物B三到四次，得到沉淀物C。
[0037](2-3)以無水乙醇代替去離子水洗滌沉淀物C，按體積比1:4?9取沉淀物C和無水乙醇重復(fù)步驟(2-2)洗滌三至四次，得沉淀物D ;
[0038](3)將步驟(2-3)的含有少量無水乙醇的沉淀物放入真空干燥箱，在10?100帕斯卡壓力、80?90°C下真空干燥箱24?48小時，除去沉淀物中的水分和無水乙醇，得到成品鎳納米粒子。
[0039]實施例一
[0040]一種制備具有良好分散性的鎳納米粒子制備方法，其制備方法的步驟如下:
[0041 ] (I)制備鎳納米粒子
[0042](1-1)取50mL的無水乙醇溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)容器內(nèi)，向無水乙醇中通入氮氣，以排除反應(yīng)體系及反應(yīng)容器內(nèi)的氧；
[0043](1-2)在氮氣氛圍下，向無水乙醇中加入氯化鎳，使氯化鎳的摩爾體積濃度
0.0lmol/L，然后加入ImL的[BMIN]BF4離子液體ImL作為分散劑，開啟機械攪拌，以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌10分鐘，制得鎳源分散溶液，加熱至70攝氏度，備用。
[0044](1-3)在機械攪拌狀態(tài)下，邊攪拌邊量取5mL的體積濃度20%水合肼溶液到鎳源溶液中，攪拌至生成黑色沉淀后，繼續(xù)攪拌I小時。
[0045](2)清洗金屬鎳納米粒子:
[0046](2-1)將反應(yīng)液倒入離心管中，放入離心機中，以1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速離心10分鐘，得到沉淀物A和上層清液A，倒出上層清液A，沉淀物A備用。[0047](2-2)按體積比1:4取沉淀物A和去離子水，在沉淀物A中加入去離子水，利用去離子水對沉淀物洗滌10分鐘，然后放入離心機內(nèi)，以1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速離心10?20分鐘，得到沉淀物B和上層清液B，將上層清液B倒出，取沉淀物B備用，按體積比1:4取沉淀物B和去離子水重復(fù)步驟(2-2)三到四次，得沉淀物C。
[0048](2-3)以無水乙醇代替去離子水洗滌沉淀物C，按體積比1:4取沉淀物C和無水乙醇重復(fù)步驟(2-2)洗滌三至四次，得到沉淀物D。
[0049](3)將步驟(2-3)的含有少量無水乙醇的沉淀物D放入真空干燥箱，在10帕斯卡壓力、80°C下真空干燥箱24小時，除去沉淀物中的水分和無水乙醇，得到成品鎳納米粒子，SEM圖如圖1所示。
[0050]實施例二
[0051]一種制備具有良好分散性的鎳納米粒子制備方法，其制備方法的步驟如下:
[0052]( I)制備鎳納米粒子
[0053](1-1)取50mL的無水乙醇轉(zhuǎn)移到反應(yīng)容器內(nèi)，向無水乙醇中通入氮氣，以排除反應(yīng)體系及反應(yīng)容器內(nèi)的氧；
[0054](1-2)在氮氣氛圍下，向無水乙醇中加入氯化鎳，使氯化鎳的摩爾體積濃度為
0.05mol/L，然后加入3mL的[BMIN]BF4離子液體作為分散劑，開啟機械攪拌，以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌10分鐘，制得鎳源分散溶液，加熱至70°c，備用。
[0055](1-3)在機械攪拌狀態(tài)下，邊攪拌邊量取7mL的體積濃度20%水合肼溶液到鎳源溶液中，攪拌至生成黑色沉淀后，繼續(xù)攪拌2小時。
[0056](2)清洗金屬鎳納米粒子:
[0057](2-1)將反應(yīng)液倒入離心管中，放入離心機中，以1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速離心10分鐘，得到沉淀物A和上層清液A，倒出上層清液A，沉淀物A備用。
[0058](2-2)按體積比1:4取沉淀物A和去離子水，在沉淀物中加入去離子水，利用去離子水對沉淀物A洗滌10分鐘，然后放入離心機內(nèi)，以1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速離心10分鐘，得到沉淀物B和上層清液B，將上層清液B倒出，取沉淀物B備用，按體積比1:4取沉淀物B和去離子水重復(fù)步驟(2-2)三到四次，得到沉淀物C。
[0059](2-3)以無水乙醇代替去離子水洗滌沉淀物C，按體積比1:4取沉淀物C和無水乙醇重復(fù)步驟(2-2)三至四次，得到沉淀物D ;
[0060](3)將步驟(2-3)的含有少量無水乙醇的沉淀物D放入真空干燥箱，在10帕斯卡壓力、80°C下真空干燥箱24小時，除去沉淀物中的水分和無水乙醇，得到成品鎳納米粒子，SEM圖如圖2所示。
[0061]實施例三
[0062]一種制備具有良好分散性的鎳納米粒子制備方法，其制備方法的步驟如下:
[0063]( I)制備鎳納米粒子
[0064](1-1)取50mL的無水乙醇轉(zhuǎn)移到反應(yīng)容器內(nèi)，向無水乙醇中通入氮氣，以排除反應(yīng)體系及反應(yīng)容器內(nèi)的氧；
[0065](1-2)在氮氣氛圍下，向無水乙醇中加入氯化鎳，使氯化鎳的摩爾體積濃度為
0.lmol/L，然后加入5mL的[BMIN]BF4離子液體作為分散劑，開啟機械攪拌，以200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌10分鐘，制得鎳源分散溶液，加熱至70°c，備用。[0066](1-3)在機械攪拌狀態(tài)下，邊攪拌邊量取1mL的體積濃度20%水合肼溶液到鎳源溶液中，攪拌至生成黑色沉淀后，繼續(xù)攪拌I小時。
[0067](2)清洗金屬鎳納米粒子:
[0068](2-1)將反應(yīng)液倒入離心管中，放入離心機中，以1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速離心20分鐘，得到沉淀物A和上層清液A，倒出上層清液A，沉淀物A備用。
[0069](2-2)按體積比1:4取的沉淀物A和去離子水，在沉淀物中加入去離子水，利用去離子水對沉淀物A洗滌10分鐘，然后放入離心機內(nèi)，以2000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速離心10分鐘，得到沉淀物B和上層清液B，將上層清液B倒出，沉淀物備用，按體積比1:4取的沉淀物B和去離子水重復(fù)步驟(2-2)洗海三到四次，得到沉淀物C。
[0070](2-3)以無水乙醇代替去離子水洗滌沉淀物C，按體積比1:4取的沉淀物C和無水乙醇重復(fù)步驟(2-2)洗滌三至四次，得到沉淀物D ;
[0071](3)將步驟(2-3)的含有少量無水乙醇的沉淀物D放入真空干燥箱，在10帕斯卡壓力、80°C下真空干燥箱24小時，除去沉淀物中的水分和無水乙醇，得到成品鎳納米粒子，SEM圖如圖3所示。
[0072]實施例四
[0073]一種制備具有良好分散性的鎳納米粒子制備方法，其制備方法的步驟如下:
[0074]( I)制備鎳納米粒子
[0075](1-1)取50mL的無水乙醇轉(zhuǎn)移到反應(yīng)容器內(nèi)，向無水乙醇中通入氮氣，以排除反應(yīng)體系及反應(yīng)容器內(nèi)的氧；
[0076](1-2)在氮氣氛圍下，向無水乙醇中加入氯化鎳，使氯化鎳的摩爾體積濃度為
0.lmol/L，然后加入7mL的[BMIN]BF4離子液體作為分散劑，開啟機械攪拌，以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌10分鐘，制得鎳源分散溶液，加熱至80°c，備用。
[0077](1-3)在機械攪拌狀態(tài)下，邊攪拌邊量取1mL的體積濃度25%水合肼溶液到鎳源溶液中，攪拌至生成黑色沉淀后，繼續(xù)攪拌I小時。
[0078](2)清洗金屬鎳納米粒子:
[0079](2-1)將反應(yīng)液倒入離心管中，放入離心機中，以2000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速離心10分鐘，得到沉淀物A和上層清液A，倒出上層清液A，沉淀物A備用。
[0080](2-2)按體積比1:9取的沉淀物A和去離子水，在沉淀物中加入去離子水，利用去離子水對沉淀物A洗滌10分鐘，然后放入離心機內(nèi)，以1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速離心20分鐘，得到沉淀物B和上層清液B，將上層清液B倒出，沉淀物B備用，按體積比1:9取的沉淀物B和去離子水，重復(fù)步驟(2-2)洗滌三到四次，得到沉淀物C。
[0081](2-3)以無水乙醇代替去離子水洗滌沉淀物C，按體積比1:6取的沉淀物C和無水乙醇重復(fù)步驟(2-2)洗滌三至四次，得到沉淀物D。
[0082](3)將步驟(2-3)的含有少量無水乙醇的沉淀物D放入真空干燥箱，在100帕斯卡壓力、90°C下真空干燥箱48小時，除去沉淀物中的水分和無水乙醇，得到成品鎳納米粒子，SEM圖如圖4所示。
[0083]通過實施例1 一 4制得的鎳納米粒子SEM圖可以看出，本發(fā)明方法制得的鎳納米粒子都具有良好分散性。
【權(quán)利要求】
1.一種鎳納米粒子的制備方法，其特征在于所述的制備方法按如下步驟進行: (1)制備鎳納米粒子 (1-1)取無水乙醇轉(zhuǎn)移到反應(yīng)容器內(nèi)，向無水乙醇中通入氮氣，以排除反應(yīng)體系及反應(yīng)容器內(nèi)的氧； (1-2)在氮氣氛圍下，向無水乙醇中加入氯化鎳，使氯化鎳的摩爾體積濃度在0.0lmol/L?0.lmol/L之間，然后加入[BMIN]BF4離子液體作為分散劑，充分攪拌均勻，制得鎳源分散溶液，加熱至70°C?80°C，備用，所述的無水乙醇與[BMIN]BF4離子液體的體積比為100:2 ?14 ； (1-3)在攪拌狀態(tài)下，邊攪拌邊加入體積濃度為20%?25%的水合肼水溶液到鎳源分散溶液中，攪拌至生成黑色沉淀后，繼續(xù)攪拌I?2小時，得反應(yīng)液，所述的無水乙醇與水合肼溶液的體積比為100:10?34 ； (2)清洗金屬鎳納米粒子: (2-1)將步驟(1-3)得到的反應(yīng)液進行離心，得到沉淀物A和上層清液A，倒出上層清液A，沉淀物A備用； (2-2)按體積比1:4?9取沉淀物A與去離子水，在沉淀物A中加入去離子水，用去離子水對沉淀物洗滌，然后放入離心機內(nèi)進行離心，得到沉淀物B和上層清液B，將上層清液B倒出，沉淀物B備用，按體積比1:4?9取沉淀物B與去離子水重復(fù)步驟(2-2)，清洗沉淀物B三到四次，得沉淀物C ; (2-3)以無水乙醇代替去離子水，取沉淀物C，按體積比1:4?9取沉淀物C與無水乙醇重復(fù)步驟(2-2)，清洗沉淀物C三至四次，得沉淀物D ； (3)將步驟(2-3)得到的沉淀物D放入真空干燥箱，在10?100帕斯卡壓力、80?90°C下真空干燥箱24小時?48小時，除去沉淀物中的水分和無水乙醇，得到成品鎳納米粒子。
2.如權(quán)利要求1所述的鎳納米粒子的制備方法，其特征在于所述的步驟(1-2)中所述的攪拌是開啟機械攪拌機，以100?200轉(zhuǎn)/分的速度攪拌10分鐘。
3.如權(quán)利要求1所述的鎳納米粒子的制備方法，其特征在于所述的步驟(1-2)中所述無水乙醇與[BMIN]BF4離子液體的體積比為100:6?10。
4.如權(quán)利要求1所述的鎳納米粒子的制備方法，其特征在于所述的步驟(1-3)中所述的無水乙醇與水合肼溶液的體積比為100:10?20。
5.如權(quán)利要求1所述的鎳納米粒子的制備方法，其特征在于所述的步驟(2-1)中所述的離心是在1000?2000轉(zhuǎn)/分的條件下離心10?20分鐘。
6.如權(quán)利要求1所述的鎳納米粒子的制備方法，其特征在于所述的步驟(2-2)中所述的離心是在1000?2000轉(zhuǎn)/分的條件下離心10?20分鐘。
7.如權(quán)利要求1所述的鎳納米粒子的制備方法，其特征在于所述的步驟(2-1)所述的上層清液A和步驟(2-2)所述的上層清液B回收后采用蒸餾法回收乙醇和蒸餾水，將得到的乙醇再應(yīng)用于生產(chǎn)。
【文檔編號】B22F9/24GK104028772SQ201410053118
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】胡軍, 胡熙健, 陳愛民, 汪晶 申請人:瑞安市浙工大技術(shù)轉(zhuǎn)移中心