[发明专利]一种含六方相纳米镍粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含六方相纳米镍粉的制备方法，尤其是制备粒径为30～150nm，比表面积大于7m²/g，氧含量小于100ppm，空气中稳定温度高于400℃的球状复相纳米镍粉的方法。

背景技术

随着电子技术的微型化、超大型化、集成化发展，电子元件将越来越小，做为电子浆料用的镍粉也相应的要求达到纳米级颗粒；同时，由于纳米级镍粉除具备常规的镍粉的特性外，还具有小体积和量子特征等不同寻常的特性。纳米镍粉的均一性和单分散性是电子元件小型化的条件之一。纳米镍粉还由于具有很高的反应活性、氢吸附活性和烧结活性，可以用作石油加氢精制助催化剂、精细有机合成催化剂、火箭燃料催化剂、硬质合金粘结剂等等，应用前景广泛；同时纳米镍粉的高比表面积和高反应活性使纳米镍粉在空气中极易氧化，化学稳定性低，对纳米镍粉的包装、运输和安全使用有着巨大的负面影响。

纳米镍粉的物相存在六方相和立方相两种，在相同的条件下，六方相镍粉比立方相镍粉要稳定，纳米镍粉的制备方法主要有物理气相沉积、化学气相沉积和液相还原制备三大类，三类方法各有优缺点。

物理气相沉积法是在真空环境下通过各种物理方法使金属镍靶挥发或离子化，然后控制一定的凝聚速度得到纳米镍粉，特点是工艺简单易于操作，无三废污染；但是能耗高，设备复杂，颗粒易氧化且生产效率低；为了稳定纳米镍粉采用气相外延生长的方式在表面生成氧化膜，一般镍粉物相为立方相，采用诱导结晶的方法可以得到六方相镍粉。

化学气相沉积是利用羰基镍为原料，在一定的温度压力下分解得到纳米镍粉，化学气相沉积的生产效率高适合大规模工业化生产，但化学气相制镍粉的前体羰基镍的制备难度大，纳米粉体难于收集，工艺的设备要求高等，稳定纳米镍粉的方法也是采用气相外延生长获得氧化膜，镍粉物相为立方相。

液相还原法是用镍盐为原料用水合肼等为还原剂在溶液中还原制备镍粉，液相还原法制备的镍粉具有工艺简单，设备投资小，生产效率高的特点，而且液相还原的纳米镍粉氧含量高于0.4%，一般镍粉物相为立方相。在电子浆料粉体中，镍粉氧含量要求低于400ppm，高氧含量会引起烧结温度升高，膜层方阻增大，从而影响电极的导电性能，因此高氧含量的纳米镍粉很难在电子浆料中大规模的应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有液相法制备的纳米镍粉的氧含量过高，稳定温度低的缺点，提供一种液相、气相两步还原法制备混合相高温稳定的纳米镍粉新工艺，该方法能够使纳米镍粉的含有立方相和六方相的纳米镍粉，有效调控纳米镍粉的稳定温度，降低氧含量。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种含六方相纳米镍粉的制备方法，所述的制备方法包括有以下步骤：

第一步骤：将硝酸镍或硫酸镍用去离子水溶解，制备成去离子溶液；

第二步骤：加入适量的多元醇和NH₃制备成Ni（OH）₂胶体；

第三步骤：在多元醇水溶液中，采用适量的还原剂和晶型诱导剂诱导结晶，控制镍粉的物相和晶体生长得到混合中间体；

第四步骤：混合中间体通过低温氢处理，得到高稳定性低氧含量的球形复相纳米镍粉。

所述第二步骤的采用多元醇/水体系液相预还原获得混相镍粉前驱体，然后低温氢还原的工艺获得粒径30~150纳米的混相镍粉，液相还原Ni（OH）₂胶体形成含有六方相镍纳米晶的前驱体；在液相还原过程中，胶体在醇水相中停留1~60min，温度为室温~240℃，反应介质为强碱性；反应过程通过停留时间控制预还原程度，通过晶型诱导剂控制镍粉晶相。

所述Ni（OH）₂胶体是以原料硝酸镍或硫酸镍溶液以氨水、有机胺或无机碱为沉淀剂，加入适量的表面活性剂，调节pH值7~9，得到稳定均一的Ni（OH）₂胶体，处理时间为1～24h，通过沉淀后体系为绿色的Ni（OH）₂胶体。

所述Ni（OH）₂胶体和适量的还原剂与有机胺混合，还原剂为KBH₄、多元醇或水合肼，再加入晶型诱导剂，反应体系的pH大于13，固含量为10～100g/L，还原反应的温度在室温～240℃，预还原反应时间为1～60min，得到的含六方相镍的混合物。