本發(fā)明涉及碳酸鎳的合成方法，尤其是無水碳酸鎳的水熱合成方法。
背景技術(shù)：
碳酸鎳常見兩種結(jié)晶形式：無水NiCO3和NiCO3·6H2O。無水NiCO3為淺綠色斜方晶系結(jié)晶，相對分子質(zhì)量118.72，幾乎不溶于水(25℃時(shí)為0.0093),溶于含二氧化碳的水中，易溶于酸。碳酸鎳可以用作玻璃、瓷器的顏料，以及其它鎳化合物的原料：如氧化鎳、醋酸鎳，氨基磺酸鎳，催化劑和其他有機(jī)鎳鹽的中間體。是工業(yè)上十分重要的精細(xì)化學(xué)品。
陳勝利等采用洗滌—干燥—二次洗滌—二次干燥的過程，最后研磨制得NiCO3產(chǎn)品，但其中不可避免地引入了鈉離子，同時(shí)提高了實(shí)際生產(chǎn)的操作要求。
堿式碳酸鎳的生產(chǎn)主要采用硝酸鎳或硫酸鎳與碳酸鈉水溶液反應(yīng)，也有人采用碳酸氫氨替代碳酸鈉生產(chǎn)，另外有液氨-碳酸鹽沉淀、碳酸鹽直接沉淀、高濃度尿素均勻沉淀等制備堿式碳酸鎳。
總之，目前國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的碳酸鎳雜質(zhì)高、鎳含量低，難以滿足高品質(zhì)產(chǎn)品的要求。而且在生產(chǎn)過程中熱純水洗滌時(shí)間長，能耗高。同時(shí)一些行業(yè)的原料和產(chǎn)品嚴(yán)格限制碳酸鎳中鈉和氯的含量，尤其是電子類行業(yè)，由于鈉、氯對電子元件的不良影響，要求鈉和氯的含量很低。因此急需一種碳酸鎳生產(chǎn)的新工藝，既滿足各特定行業(yè)對碳酸鎳品質(zhì)的要求，又能降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無水碳酸鎳的合成方法，避開鈉、氯及硫酸根等不良影響的離子，提高碳酸鎳的品質(zhì)，提高鎳鹽轉(zhuǎn)化率，降低生產(chǎn)能耗，以滿足各行業(yè)對碳酸鎳的要求。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：無水碳酸鎳的水熱合成方法，以鎳鹽為鎳源，以尿素為沉淀劑，將鎳鹽配成1.6-2.0mol/L的鎳鹽水溶液，取25ml該溶液加入壓力反應(yīng)釜的內(nèi)膽中，再加入3–6克尿素于內(nèi)膽中攪拌，將內(nèi)膽放入壓力反應(yīng)釜并加蓋，通電升溫至200-230℃；在220±1℃水熱反應(yīng)4-12h；以0.05-1℃/min的降溫速率降至室溫；取出，過濾、用蒸餾水洗滌至中性，在100℃下干燥2h以上，得無水碳酸鎳。
進(jìn)一步地，在壓力反應(yīng)釜內(nèi)膽中再加入1-2ml的質(zhì)量百分比濃度為1-8%的表面活性劑，取3–6克尿素于聚四氟乙烯內(nèi)膽中攪拌，將內(nèi)膽放入壓力反應(yīng)釜并加蓋，通電升溫至200-230℃；在該溫度下恒溫4-12h；自然降溫至室溫；取出，在室溫下用濾紙過濾、以蒸餾水洗滌至中性，在100℃下干燥2h以上，得無水碳酸鎳。
鎳鹽溶液與尿素的反應(yīng)按Ni∶尿素=1.11∶2.22的摩爾比混合。
表面活性劑選自十二烷基苯磺酸鈉溶液、十二烷基硫酸鈉溶液、脂肪醇聚氧乙烯醚溶液的一種。
鎳鹽選自硝酸鎳、硫酸鎳、氯化鎳中的一種。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特點(diǎn)：一是本發(fā)明采用尿素作沉淀劑，可以避免鈉離子、氯離子及硫酸根離子的引入，產(chǎn)品質(zhì)量高且可靠。尿素廉價(jià)易得，成本低，具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與應(yīng)用前景。二是加入表面活性劑，產(chǎn)品結(jié)晶度好，結(jié)晶形態(tài)優(yōu)良，顆粒大且均勻性好。三是鎳鹽摩爾產(chǎn)率可達(dá)91%，母液量相對較少，且用酸中和后可以重復(fù)使用，其中副產(chǎn)物NH3、NH4HCO3與NH4NO3、或(NH4)2SO4、或NH4Cl可回收作為化工粗產(chǎn)品。四是工藝簡單，條件溫和，少量水即可洗滌干凈，生產(chǎn)中排水量小，有利于環(huán)境保護(hù)減少污染。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實(shí)施例中描述的技術(shù)特征不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。
實(shí)施例1
稱取［Ni(NO3)2˙6H2O］105g溶解在50 ml蒸餾水中，再加水稀釋至200ml，得1.8mol/L鎳鹽水溶液。取25mL該溶液加入壓力反應(yīng)釜的內(nèi)膽中，取5.4克尿素（摩爾比：Ni∶尿素=1∶2）于內(nèi)膽中攪拌，將內(nèi)膽放入壓力反應(yīng)釜內(nèi)并加蓋，通電升溫至200℃。在該溫度下恒溫12h。自然降溫至室溫。取出，在室溫下用濾紙過濾，以蒸餾水洗滌至中性，100℃干燥2h以上，得無水碳酸鎳。鎳鹽摩爾產(chǎn)率達(dá)91%。
實(shí)施例2
將［NiSO4˙6H2O］95g溶解在50 ml蒸餾水中，再加水稀釋至200ml，得1.8mol/L鎳鹽水溶液。取25mL該溶液加入壓力反應(yīng)釜內(nèi)膽中，加入1.5mL的質(zhì)量百分比濃度2%的十二烷基苯磺酸鈉溶液，取5.4克尿素于內(nèi)膽中攪拌，將內(nèi)膽放入壓力反應(yīng)釜內(nèi)并加蓋，通電升溫至210℃。在該溫度下恒溫12h。自然降溫至室溫。取出，在室溫下用濾紙過濾，以蒸餾水洗滌至中性，100℃干燥2h以上，得無水碳酸鎳。鎳鹽摩爾產(chǎn)率達(dá)91%。
實(shí)施例3
將［NiCl2˙6H2O］86g溶解在50 ml蒸餾水中，再加水稀釋至200ml，得1.8mol/L的鎳鹽水溶液，取25mL該溶液加入壓力反應(yīng)釜內(nèi)膽中，加入1.5mL的質(zhì)量百分比濃度為2%十二烷基苯磺酸鈉溶液，取8.1克尿素于內(nèi)膽中攪拌，將內(nèi)膽放入壓力反應(yīng)釜并加蓋，于電烘箱中升溫至220℃，恒溫12h；然后自然降溫至室溫。取出，在室溫下用濾紙過濾、以蒸餾水洗滌至中性，在100℃下干燥2h以上，得產(chǎn)品。鎳鹽摩爾產(chǎn)率達(dá)91%。
實(shí)施例4
將鎳鹽配成1.8mol/L的水溶液，取25mL該溶液加入壓力反應(yīng)釜的內(nèi)膽中，加入1.5mL的質(zhì)量百分比濃度為1%的十二烷基苯磺酸鈉溶液，取5.4克尿素于內(nèi)膽中攪拌，將內(nèi)膽放入壓力反應(yīng)釜并加蓋，通電升溫至220℃，恒溫12h。以1℃/20min的降溫速率降溫至室溫。取出，在室溫下用濾紙過濾、以蒸餾水洗滌至中性，在100℃下干燥4h得產(chǎn)品。該無水NiCO3為菱形多面體結(jié)晶體。鎳鹽摩爾產(chǎn)率達(dá)91%。
結(jié)果與分析
1、XRD 分析
XRD分析結(jié)果表明：產(chǎn)品所屬晶系為菱形六面體的三方晶系，為無水NiCO3。
2、熱失重分析
熱失重分析結(jié)果表明：在371.5℃時(shí)有一個(gè)微弱的失重峰，失重量約1.5%。在533.7℃時(shí)失重達(dá)33%，殘留質(zhì)量為65.42%，并保持至900℃?；窘咏麼iCO3的理論殘留質(zhì)量（63.03%）。合成產(chǎn)品為無水NiCO3晶體。
上述給出本發(fā)明的一些實(shí)施例，只是用于對本發(fā)明作舉例說明，并不是限定本發(fā)明權(quán)利的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神的情況下，對本發(fā)明作出同等效果的變化或改變均被本發(fā)明申請所涵蓋。