[发明专利]一种利用微通道反应器制备纳米镍粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备纳米金属镍粉的制备方法，尤其涉及一种通过微通道反 应器连续制备纳米镍粉的方法。

背景技术

纳米材料是当前研究最为活跃的领域之一，纳米镍由于具备独特的物理和化 学性质，在催化剂、电池材料、磁性材料以及纳米涂层材料等许多领域得到了广 泛应用。

目前纳米镍的制备方法主要有羧基热分解法、蒸发冷凝法、物理制备法、水 热法、电解法、机械粉碎法、微乳液法和化学还原法。在这些制备方法当中，液 相化学还原法由于工艺简单、便于操作、产品颗粒均匀等优点成为研究人员关注 的重点。专利CN200510121349.1公开了一种纳米镍粉的制备方法，该方法以水 溶性高分子单体为表面分散剂，水合肼或硼氢化钠为还原剂，采用间歇反应器在 碱性条件下液相还原氯化镍或硫酸镍，制备了粒径为10-50nm的纳米镍粉。专 利CN200810123127.7以二亚硫酸钠为还原剂，聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，丙二 醇-水混合溶液为反应介质，在间歇反应器中采用液相化学还原法合成了粒径 30-60nm的纳米镍粉。该方法工艺过程简单、生产成本低廉，具有很好的工业 应用前景。专利CN200910051160.8在制备纳米镍粉时，先将镍盐和分散剂充分 混合，然后以滴加的方式加入碱液，搅拌30-60min后再滴加还原剂进行还原反 应，该方法获得的纳米镍粉分散均匀，制备工艺简单。

以上报道的液相化学还原法制备纳米镍粉均采用间歇方式合成，并通过在制 备过程中添加分散剂来阻止纳米镍的团聚，这为后续处理带来了不便。专利 CN03113326.6公开了一种采用沉淀法连续制备超细纳米粉体的工艺及专用设备， 该工艺先将镍盐和还原剂等先在釜式反应器中进行混合，然后将混合后的物料输 送入配有静态混合器的管式反应器中进行反应，最终可以获得分散性好，粒径分 布窄的纳米镍粉。整个工艺过程连续、操作简单，但是常规反应器在放大的过程 中都会存在不同程度的“放大效应”。近年来，微通道反应器由于在传热、传质、 尺寸控制及不存在“放大效应”等方面的优异特性，在连续制备纳米金属颗粒方 面取得了显著的成果，目前已成功的利用微通道反应器连续合成了多种纳米金属 颗粒，包括Au(Nano Lett.2005，5，685)、Ag(Nano Lett.2004，4，2227)、Pt(J.Nanosci. Nanotechnol.2004，4，788)、Cu(J.Phys.Chem.B.2005，109，9330)和Co(Chem. Mater.2006，18，2817)等，但利用微通道制备纳米镍的报道并不多见，主要原因 可能是纳米金属颗粒在合成过程中会在通道内发生沉积而堵塞微通道，使得反应 无法顺利进行。我们曾利用液液两相嵌段流的流动形式成功解决了纳米颗粒在微 通道内的堵塞问题，但该方法需要在反应后进行两相分离，会增加后续处理步骤。 因此，开发一种既可以连续合成纳米镍颗粒，同时又操作简便的制备方法显得十 分必要。

发明内容

本发明的目的是为了克服间歇生产效率较低的缺点，并利用溶剂部分汽化所 形成的气液两相嵌段流的流动形式来解决颗粒在合成过程中微通道的堵塞问题， 而提供了一种利用微通道反应器制备纳米镍粉的方法。

本发明的技术方案为：一种利用微通道反应器制备纳米镍粉的方法，具体步 骤为：

1)分别配制可溶性镍盐的醇溶液A和含碱的水合肼醇溶液B；

2)A液与B液按照水合肼/镍离子的摩尔比例2～10∶1分别通过泵注入加热的 微混合器内混合，混合后的料液直接注入加热的微通道反应器中反应， 收集出料产物；

3)产物经离心分离，洗涤至pH＝6～7后，隔绝空气保存；得到纳米镍粉。 优选可溶性镍盐为氯化镍、硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍，更优选为氯化镍、乙 酸镍；可溶性镍盐的醇溶液的浓度为0.05～1.0mol/L。步骤1)B液中含碱的水 合肼溶液的浓度为0.15～2mol/L，其中碱/水合肼的摩尔比例0.8～1.2∶1。

优选步骤1)中含碱的水合肼溶液中的碱为NaOH或KOH；优选步骤1)中溶 液A和溶液B中的醇为甲醇、乙醇、异丙醇或乙二醇，更优选为甲醇、乙醇。