一種焦磷酸鎳微米纖維的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬無機(jī)非金屬材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種焦磷酸鎳微米纖維的制備方法，其以可溶性二價(jià)鎳鹽和可溶性焦磷酸鹽按照一定比例在醇/水混合溶液中均勻溶解，混和后充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)，接續(xù)在醇/水混合溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)、過濾、洗滌、干燥即得目的產(chǎn)物。本發(fā)明工藝簡便易行、純度高、產(chǎn)品制備成本低，所得產(chǎn)品直徑在20～200nm之間，長徑比大于10，且均一性和分散性好。本發(fā)明所制備的焦磷酸鎳微米纖維可廣泛應(yīng)用于工業(yè)電鍍、化工、電子電氣、機(jī)械和建筑等領(lǐng)域。
【專利說明】一種焦磷酸鎳微米纖維的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬材料的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是涉及一種焦磷酸鎳微米纖維的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]焦磷酸鎳，分子式:Ni2P2O7 ;分子量:291.330124 [g/mol];英文名稱:Nickeldiphosphate; CAS No 14448-18-1。焦磷酸鎳是一種重要的無機(jī)鹽產(chǎn)品，經(jīng)常用作電鍍液中的絡(luò)合劑，機(jī)械加工中的除銹劑?；どa(chǎn)中作分散劑和乳化劑。水處理中作軟水劑，鍋爐除垢劑，金屬離子螯合劑。在中低溫化學(xué)鍍鎳工藝中，因其具有優(yōu)良的耐蝕性和耐磨性，同時(shí)還具有穩(wěn)定的非磁性、高電阻率、低溫度系數(shù)及耐熱等性能，而被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)硬盤、磁屏蔽設(shè)備、電子工業(yè)、石油化工管道設(shè)備、汽車零部件等方面。比如中國國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公開的03805744.1發(fā)明專利中，羅納德.斯圖爾特等人利用焦磷酸鎳的溶液完成了非氰化物作為該工藝成分在鋅或鋅合金制品上形成一種附著的銅涂層的方法(參見:羅納德?斯圖爾特等，用于鋅和鋅合金的非氰化物銅電鍍方法，03805744.1)。目前，國內(nèi)外的主要生產(chǎn)方法如下:在室溫條件下，以氫氧化鎳和磷酸為原料，在水溶液中直接沉淀得到中間產(chǎn)物。然后加熱煅燒后，形成焦磷酸鎳。上述的方法生產(chǎn)出來的焦磷酸鎳純度低、雜質(zhì)含量高，微觀形貌不均 一，不能滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)焦磷酸鎳微米纖維材料的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種生產(chǎn)工藝簡單，目的產(chǎn)物收率高，制備成本低，產(chǎn)品純度高，分散性好，工藝易操作的焦磷酸鎳微米纖維制備方法。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的。
[0005]一種焦磷酸鎳微米纖維的制備方法，其將可溶性二價(jià)鎳鹽和可溶性焦磷酸鹽在醇/水混合溶液中均勻溶解，混合后攪拌并進(jìn)行水熱反應(yīng)后，過慮、洗滌、干燥后即得目的產(chǎn)物。
[0006]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述的可溶性二價(jià)鎳鹽為氯化鎳、硫酸鎳、硝酸鎳或乙酸鎳中的一種或兩種以上的混合物。
[0007]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述的可溶性焦磷酸鹽為焦磷酸鈉或焦磷酸鉀中的一種或其混合物。
[0008]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的醇/水混合溶液中的醇為甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、異丙醇中的一種或兩種以上的混合物，且醇/水的體積比為1: 0.1~100。
[0009]更進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的可溶性二價(jià)鎳鹽的摩爾濃度為0.01~I mol/L。
[0010]另外，本發(fā)明所述的可溶性二價(jià)鎳鹽與可溶性焦磷酸鹽的摩爾比為1: 0.1~10。
[0011]其次，本發(fā)明所述的水熱反應(yīng)溫度在180~280 °C，反應(yīng)時(shí)間為6~48小時(shí)。
[0012]最后，本發(fā)明在醇/水混合溶液中均勻溶解，攪拌反應(yīng)后，接續(xù)在醇/水混合溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)，經(jīng)過濾、洗滌、干燥即得目的產(chǎn)物；所述的干燥時(shí)間為10~20小時(shí)，干燥溫度為100~200 V。[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)。
[0014](I)焦磷酸鎳微米纖維的傳統(tǒng)方法工藝復(fù)雜，不能達(dá)到形貌均一性的要求。本發(fā)明工藝路線簡單，制備成本低，操作容易控制，具有較高的生產(chǎn)效率，通過條件溶劑的組成實(shí)現(xiàn)了對(duì)焦磷酸鎳微米纖維的形貌控制合成。
[0015](2)本發(fā)明制備的目的產(chǎn)物焦磷酸鎳微米纖維，其純度高(98%~99%)，雜質(zhì)含量低，分散性好(通過SEM圖可以看出)，具有纖維狀的形貌，可滿足工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)沽姿徭囄⒚桌w維產(chǎn)品的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅局限于下列內(nèi)容的表述。
[0017]圖1為本發(fā)明所制備的焦磷酸鎳微米纖維的X射線衍射圖。
[0018]圖2為本發(fā)明所制備的焦磷酸鎳微米纖維的IR圖。
[0019]圖3為本發(fā)明所制備的焦磷酸鎳微米纖維的SEM形貌圖。
[0020]圖4為本發(fā)明所制備的焦磷酸鎳微米纖維的SM形貌圖。
[0021]圖5為本發(fā)明所制備的焦磷酸鎳微米纖維的SEM形貌圖。
[0022]圖6為本發(fā)明所制備的焦磷酸鎳微米纖維的SM形貌圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明以可溶性二價(jià)鎳鹽和可溶性焦磷酸鹽為原料，將鎳鹽和可溶性焦磷酸鹽按照一定比例在醇/水混合溶液中均勻溶解，混和后充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)，接續(xù)在醇/水混合溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)(溫度在180~280 °C，時(shí)間為6~48小時(shí))。過濾、洗滌、干燥后即得目的產(chǎn)物。其制備步驟是。
[0024](I)將可溶性二價(jià)鎳鹽和焦磷酸鹽均配成0.01~1.0 mol/L的醇水混合溶液，在室溫下將焦磷酸鹽緩慢滴加到鎳鹽溶液中，可溶性焦磷酸鹽的加入量按鎳鹽/焦磷酸鹽按照1:0.1~10的摩爾比計(jì)，以60~120轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杷俣葦嚢璺磻?yīng)30~60分鐘。
[0025](2)將得到的混和溶液在一定溫度下，進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度在180~280°C，水熱反應(yīng)時(shí)間為6~48小時(shí)。
[0026](3)水熱反應(yīng)結(jié)束，自然冷卻至室溫后，將反應(yīng)得到的產(chǎn)品過濾后放入烘箱中，在100~200 °C條件下，干燥10~20小時(shí)，即制得焦磷酸鎳微米纖維材料。
[0027]圖1為本發(fā)明所制備的纖維狀焦磷酸鎳微米纖維的紅外譜圖。圖2為本發(fā)明所制備的纖維狀焦磷酸鎳微米纖維的X射線衍射圖。
[0028]參見圖3~6所示，為本發(fā)明所制備的纖維狀焦磷酸鎳微米纖維進(jìn)行的掃描電鏡(SEM)分析，其結(jié)果是，所得產(chǎn)品具有纖維形貌的微米晶體，直徑在20~200 nm之間，長徑比大于10，且均一性、分散性好。
[0029]實(shí)施例1。
[0030]將濃度為0.05 mol/L硫酸鎳醇水混合溶液緩慢滴加到濃度為0.05 mol/L焦磷酸鈉的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液為乙醇和水按照1:20體積比配制的，硫酸鎳與焦磷酸鈉以1:1的摩爾比計(jì)，以60轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杷俣葦嚢璺磻?yīng)30分鐘。將得到的混和溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度在200 °C，水熱反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)。水熱反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，將反應(yīng)得到的產(chǎn)品過濾水洗后放入烘箱中，在150 °C條件下干燥10小時(shí)，得到片狀焦磷酸微米纖維材料。產(chǎn)品經(jīng)測(cè)定，其直徑在30~100 nm之間，長徑比在10~50之間，且分散均勻。
[0031]實(shí)施例2。
[0032]將濃度為0.1 mol/L硫酸鎳醇水混合溶液緩慢滴加到濃度為0.1 mol/L焦磷酸鈉的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液為乙醇和水按照1:20體積比配制的，硫酸鎳與焦磷酸鈉以1:2的摩爾比計(jì)，以60轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杷俣葦嚢璺磻?yīng)30分鐘。將得到的混和溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度在200 °C，水熱反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)。水熱反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，將反應(yīng)得到的產(chǎn)品過濾水洗后放入烘箱中，在160 °C條件下干燥20小時(shí)，得到片狀焦磷酸微米纖維材料。產(chǎn)品經(jīng)測(cè)定，其直徑在30~80 nm之間，長徑比在10~60之間，且分散均勻。
[0033]實(shí)施例3。
[0034]將濃度為0.05 mol/L乙酸鎳醇水混合溶液緩慢滴加到濃度為0.05 mol/L焦磷酸鈉的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液為乙醇和水按照1:20體積比配制的，乙酸鎳與焦磷酸鈉以1:1的摩爾比計(jì)，以60轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杷俣葦嚢璺磻?yīng)30分鐘。將得到的混和溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度在200 °C，水熱反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)。水熱反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，將反應(yīng)得到的產(chǎn)品過濾水洗后放入烘箱中，在180 °C條件下干燥10小時(shí)，得到片狀焦磷酸微米纖維材料。產(chǎn)品經(jīng)測(cè)定，其直徑在20~80 nm之間，長徑比在10~60之間，且分散均勻。
[0035]實(shí)施例4。
[0036]將濃度為0.2 mol/L氯化鎳醇水混合溶液緩慢滴加到濃度為0.2 mol/L焦磷酸鈉的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液為乙醇和水按照1:20體積比配制的，氯化鎳與焦磷酸鈉以1:1的摩爾比計(jì)，以60轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杷俣葦嚢璺磻?yīng)30分鐘。將得到的混和溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度在180 °C，水熱反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)。水熱反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，將反應(yīng)得到的產(chǎn)品過濾水洗后放入烘箱中，在200 °C條件下干燥10小時(shí)，得到片狀焦磷酸微米纖維材料。產(chǎn)品經(jīng)測(cè)定，其直徑在30~60 nm之間，長徑比在15~60之間，且分散均勻。
[0037]實(shí)施例5。
[0038]將濃度為0.1 mol/L硝酸鎳醇水混合溶液緩慢滴加到濃度為0.1 mol/L焦磷酸鈉的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液為乙醇和水按照1:20體積比配制的，硝酸鎳與焦磷酸鈉以1:1的摩爾比計(jì)，以60轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杷俣葦嚢璺磻?yīng)30分鐘。將得到的混和溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度在190 °C，水熱反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)。水熱反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，將反應(yīng)得到的產(chǎn)品過濾水洗后放入烘箱中，在180 °C條件下干燥10小時(shí)，得到片狀焦磷酸微米纖維材料。產(chǎn)品經(jīng)測(cè)定，其直徑在30~90 nm之間，長徑比在20~60之間，且分散均勻。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技.術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種焦磷酸鎳微米纖維的制備方法的制備方法，其特征在于:將可溶性二價(jià)鎳鹽和可溶性焦磷酸鹽在醇/水混合溶液中均勻溶解，攪拌反應(yīng)后，接續(xù)在醇/水混合溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)，過慮、洗滌、干燥即得目的產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焦磷酸鎳微米纖維的制備方法，其特征在于:所述可溶性二價(jià)鎳鹽為氯化鎳、硫酸鎳、硝酸鎳或乙酸鎳中的一種或兩種以上的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種焦磷酸鎳微米纖維的制備方法，其特征在于:所述可溶性焦磷酸鹽為焦磷酸鈉或焦磷酸鉀中的一種或其混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種焦磷酸鎳微米纖維的制備方法，其特征在于:所述醇/水混合溶液中的醇為甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、異丙醇中的一種或兩種以上的混合物，且醇與水的體積比為1: 0.1~100。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種焦磷酸鎳微米纖維的制備方法，其特征在于:所述可溶性二價(jià)鎳鹽的摩爾濃度為0.01~I mol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種焦磷酸鎳微米纖維的制備方法，其特征在于:所述可溶性二價(jià)鎳鹽與可溶性焦磷酸鹽的摩爾比為1: 0.1~10。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6之任一所述的一種焦磷酸鎳微米纖維的制備方法，其特征在于:所述水熱反應(yīng)溫度在180~280 °C，反應(yīng)時(shí)間為6~48小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種焦磷酸鎳微米纖維的制備方法，其特征在于:所述干燥時(shí)間為10~20小時(shí)，干燥溫 度為100~200 °C。
【文檔編號(hào)】C01B25/42GK103539099SQ201310523289
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】張 杰, 許家勝 申請(qǐng)人:渤海大學(xué)