一種焦磷酸鎳微米纖維的製備方法
2023-06-01 19:13:21
一種焦磷酸鎳微米纖維的製備方法
【專利摘要】本發明屬無機非金屬材料製備領域，尤其涉及一種焦磷酸鎳微米纖維的製備方法，其以可溶性二價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，混和後充分攪拌反應，接續在醇/水混合溶液中進行水熱反應、過濾、洗滌、乾燥即得目的產物。本發明工藝簡便易行、純度高、產品製備成本低，所得產品直徑在20～200nm之間，長徑比大於10，且均一性和分散性好。本發明所製備的焦磷酸鎳微米纖維可廣泛應用於工業電鍍、化工、電子電氣、機械和建築等領域。
【專利說明】一種焦磷酸鎳微米纖維的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於無機非金屬材料的製備【技術領域】，具體地說是涉及一種焦磷酸鎳微米纖維的製備方法。
【背景技術】
[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鹽產品，經常用作電鍍液中的絡合劑，機械加工中的除鏽劑。化工生產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。在中低溫化學鍍鎳工藝中，因其具有優良的耐蝕性和耐磨性，同時還具有穩定的非磁性、高電阻率、低溫度係數及耐熱等性能，而被廣泛應用於計算機硬碟、磁屏蔽設備、電子工業、石油化工管道設備、汽車零部件等方面。比如中國國家知識產權局公開的03805744.1發明專利中，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製品上形成一種附著的銅塗層的方法(參見:羅納德?斯圖爾特等，用於鋅和鋅合金的非氰化物銅電鍍方法，03805744.1)。目前，國內外的主要生產方法如下:在室溫條件下，以氫氧化鎳和磷酸為原料，在水溶液中直接沉澱得到中間產物。然後加熱煅燒後，形成焦磷酸鎳。上述的方法生產出來的焦磷酸鎳純度低、雜質含量高，微觀形貌不均 一，不能滿足現代工業對焦磷酸鎳微米纖維材料的要求。
【發明內容】
[0003]本發明旨在克服現有技術的不足之處而提供一種生產工藝簡單，目的產物收率高，製備成本低，產品純度高，分散性好，工藝易操作的焦磷酸鎳微米纖維製備方法。
[0004]為達到上述目的，本發明是這樣實現的。
[0005]一種焦磷酸鎳微米纖維的製備方法，其將可溶性二價鎳鹽和可溶性焦磷酸鹽在醇/水混合溶液中均勻溶解，混合後攪拌並進行水熱反應後，過慮、洗滌、乾燥後即得目的產物。
[0006]作為一種優選方案，本發明所述的可溶性二價鎳鹽為氯化鎳、硫酸鎳、硝酸鎳或乙酸鎳中的一種或兩種以上的混合物。
[0007]作為另一種優選方案，本發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]進一步地，本發明所述的醇/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]更進一步地，本發明所述的可溶性二價鎳鹽的摩爾濃度為0.01~I mol/L。
[0010]另外，本發明所述的可溶性二價鎳鹽與可溶性焦磷酸鹽的摩爾比為1: 0.1~10。
[0011]其次，本發明所述的水熱反應溫度在180~280 °C，反應時間為6~48小時。
[0012]最後，本發明在醇/水混合溶液中均勻溶解，攪拌反應後，接續在醇/水混合溶液中進行水熱反應，經過濾、洗滌、乾燥即得目的產物；所述的乾燥時間為10~20小時，乾燥溫度為100~200 V。[0013]與現有技術相比，本發明具有如下特點。
[0014](I)焦磷酸鎳微米纖維的傳統方法工藝複雜，不能達到形貌均一性的要求。本發明工藝路線簡單，製備成本低，操作容易控制，具有較高的生產效率，通過條件溶劑的組成實現了對焦磷酸鎳微米纖維的形貌控制合成。
[0015](2)本發明製備的目的產物焦磷酸鎳微米纖維，其純度高(98%~99%)，雜質含量低，分散性好(通過SEM圖可以看出)，具有纖維狀的形貌，可滿足工業應用領域對焦磷酸鎳微米纖維產品的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步說明。本發明的保護範圍不僅局限於下列內容的表述。
[0017]圖1為本發明所製備的焦磷酸鎳微米纖維的X射線衍射圖。
[0018]圖2為本發明所製備的焦磷酸鎳微米纖維的IR圖。
[0019]圖3為本發明所製備的焦磷酸鎳微米纖維的SEM形貌圖。
[0020]圖4為本發明所製備的焦磷酸鎳微米纖維的SM形貌圖。
[0021]圖5為本發明所製備的焦磷酸鎳微米纖維的SEM形貌圖。
[0022]圖6為本發明所製備的焦磷酸鎳微米纖維的SM形貌圖。
【具體實施方式】
[0023]本發明以可溶性二價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，混和後充分攪拌反應，接續在醇/水混合溶液中進行水熱反應(溫度在180~280 °C，時間為6~48小時)。過濾、洗滌、乾燥後即得目的產物。其製備步驟是。
[0024](I)將可溶性二價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，以60~120轉/分攪拌速度攪拌反應30~60分鐘。
[0025](2)將得到的混和溶液在一定溫度下，進行水熱反應，水熱反應溫度在180~280°C，水熱反應時間為6~48小時。
[0026](3)水熱反應結束，自然冷卻至室溫後，將反應得到的產品過濾後放入烘箱中，在100~200 °C條件下，乾燥10~20小時，即製得焦磷酸鎳微米纖維材料。
[0027]圖1為本發明所製備的纖維狀焦磷酸鎳微米纖維的紅外譜圖。圖2為本發明所製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，為本發明所製備的纖維狀焦磷酸鎳微米纖維進行的掃描電鏡(SEM)分析，其結果是，所得產品具有纖維形貌的微米晶體，直徑在20~200 nm之間，長徑比大於10，且均一性、分散性好。
[0029]實施例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體積比配製的，硫酸鎳與焦磷酸鈉以1:1的摩爾比計，以60轉/分攪拌速度攪拌反應30分鐘。將得到的混和溶液進行水熱反應，水熱反應溫度在200 °C，水熱反應時間為24小時。水熱反應結束後，自然冷卻至室溫，將反應得到的產品過濾水洗後放入烘箱中，在150 °C條件下乾燥10小時，得到片狀焦磷酸微米纖維材料。產品經測定，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體積比配製的，硫酸鎳與焦磷酸鈉以1:2的摩爾比計，以60轉/分攪拌速度攪拌反應30分鐘。將得到的混和溶液進行水熱反應，水熱反應溫度在200 °C，水熱反應時間為24小時。水熱反應結束後，自然冷卻至室溫，將反應得到的產品過濾水洗後放入烘箱中，在160 °C條件下乾燥20小時，得到片狀焦磷酸微米纖維材料。產品經測定，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體積比配製的，乙酸鎳與焦磷酸鈉以1:1的摩爾比計，以60轉/分攪拌速度攪拌反應30分鐘。將得到的混和溶液進行水熱反應，水熱反應溫度在200 °C，水熱反應時間為24小時。水熱反應結束後，自然冷卻至室溫，將反應得到的產品過濾水洗後放入烘箱中，在180 °C條件下乾燥10小時，得到片狀焦磷酸微米纖維材料。產品經測定，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體積比配製的，氯化鎳與焦磷酸鈉以1:1的摩爾比計，以60轉/分攪拌速度攪拌反應30分鐘。將得到的混和溶液進行水熱反應，水熱反應溫度在180 °C，水熱反應時間為24小時。水熱反應結束後，自然冷卻至室溫，將反應得到的產品過濾水洗後放入烘箱中，在200 °C條件下乾燥10小時，得到片狀焦磷酸微米纖維材料。產品經測定，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體積比配製的，硝酸鎳與焦磷酸鈉以1:1的摩爾比計，以60轉/分攪拌速度攪拌反應30分鐘。將得到的混和溶液進行水熱反應，水熱反應溫度在190 °C，水熱反應時間為24小時。水熱反應結束後，自然冷卻至室溫，將反應得到的產品過濾水洗後放入烘箱中，在180 °C條件下乾燥10小時，得到片狀焦磷酸微米纖維材料。產品經測定，其直徑在30~90 nm之間，長徑比在20~60之間，且分散均勻。
[0039]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技.術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種焦磷酸鎳微米纖維的製備方法的製備方法，其特徵在於:將可溶性二價鎳鹽和可溶性焦磷酸鹽在醇/水混合溶液中均勻溶解，攪拌反應後，接續在醇/水混合溶液中進行水熱反應，過慮、洗滌、乾燥即得目的產物。
2.根據權利要求1所述的一種焦磷酸鎳微米纖維的製備方法，其特徵在於:所述可溶性二價鎳鹽為氯化鎳、硫酸鎳、硝酸鎳或乙酸鎳中的一種或兩種以上的混合物。
3.根據權利要求2所述的一種焦磷酸鎳微米纖維的製備方法，其特徵在於: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.根據權利要求3所述的一種焦磷酸鎳微米纖維的製備方法，其特徵在於: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.根據權利要求4所述的一種焦磷酸鎳微米纖維的製備方法，其特徵在於:所述可溶性二價鎳鹽的摩爾濃度為0.01~I mol/L。
6.根據權利要求5所述的一種焦磷酸鎳微米纖維的製備方法，其特徵在於:所述可溶性二價鎳鹽與可溶性焦磷酸鹽的摩爾比為1: 0.1~10。
7.根據權利要求1~6之任一所述的一種焦磷酸鎳微米纖維的製備方法，其特徵在於:所述水熱反應溫度在180~280 °C，反應時間為6~48小時。
8.根據權利要求7所述的一種焦磷酸鎳微米纖維的製備方法，其特徵在於:所述乾燥時間為10~20小時，乾燥溫 度為100~200 °C。
【文檔編號】C01B25/42GK103539099SQ201310523289
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月30日 優先權日:2013年10月30日
【發明者】張 傑, 許家勝 申請人:渤海大學