一种焦磷酸镍微米纤维的制备方法
【专利摘要】本发明属无机非金属材料制备领域，尤其涉及一种焦磷酸镍微米纤维的制备方法，其以可溶性二价镍盐和可溶性焦磷酸盐按照一定比例在醇/水混合溶液中均匀溶解，混和后充分搅拌反应，接续在醇/水混合溶液中进行水热反应、过滤、洗涤、干燥即得目的产物。本发明工艺简便易行、纯度高、产品制备成本低，所得产品直径在20～200nm之间，长径比大于10，且均一性和分散性好。本发明所制备的焦磷酸镍微米纤维可广泛应用于工业电镀、化工、电子电气、机械和建筑等领域。
【专利说明】一种焦磷酸镍微米纤维的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无机非金属材料的制备【技术领域】，具体地说是涉及一种焦磷酸镍微米纤维的制备方法。
【背景技术】
[0002]焦磷酸镍，分子式:Ni2P2O7 ;分子量:291.330124 [g/mol];英文名称:Nickeldiphosphate; CAS No 14448-18-1。焦磷酸镍是一种重要的无机盐产品，经常用作电镀液中的络合剂，机械加工中的除锈剂。化工生产中作分散剂和乳化剂。水处理中作软水剂，锅炉除垢剂，金属离子螯合剂。在中低温化学镀镍工艺中，因其具有优良的耐蚀性和耐磨性，同时还具有稳定的非磁性、高电阻率、低温度系数及耐热等性能，而被广泛应用于计算机硬盘、磁屏蔽设备、电子工业、石油化工管道设备、汽车零部件等方面。比如中国国家知识产权局公开的03805744.1发明专利中，罗纳德.斯图尔特等人利用焦磷酸镍的溶液完成了非氰化物作为该工艺成分在锌或锌合金制品上形成一种附着的铜涂层的方法(参见:罗纳德?斯图尔特等，用于锌和锌合金的非氰化物铜电镀方法，03805744.1)。目前，国内外的主要生产方法如下:在室温条件下，以氢氧化镍和磷酸为原料，在水溶液中直接沉淀得到中间产物。然后加热煅烧后，形成焦磷酸镍。上述的方法生产出来的焦磷酸镍纯度低、杂质含量高，微观形貌不均 一，不能满足现代工业对焦磷酸镍微米纤维材料的要求。
【发明内容】
[0003]本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种生产工艺简单，目的产物收率高，制备成本低，产品纯度高，分散性好，工艺易操作的焦磷酸镍微米纤维制备方法。
[0004]为达到上述目的，本发明是这样实现的。
[0005]一种焦磷酸镍微米纤维的制备方法，其将可溶性二价镍盐和可溶性焦磷酸盐在醇/水混合溶液中均匀溶解，混合后搅拌并进行水热反应后，过虑、洗涤、干燥后即得目的产物。
[0006]作为一种优选方案，本发明所述的可溶性二价镍盐为氯化镍、硫酸镍、硝酸镍或乙酸镍中的一种或两种以上的混合物。
[0007]作为另一种优选方案，本发明所述的可溶性焦磷酸盐为焦磷酸钠或焦磷酸钾中的一种或其混合物。
[0008]进一步地，本发明所述的醇/水混合溶液中的醇为甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇中的一种或两种以上的混合物，且醇/水的体积比为1: 0.1~100。
[0009]更进一步地，本发明所述的可溶性二价镍盐的摩尔浓度为0.01~I mol/L。
[0010]另外，本发明所述的可溶性二价镍盐与可溶性焦磷酸盐的摩尔比为1: 0.1~10。
[0011]其次，本发明所述的水热反应温度在180~280 °C，反应时间为6~48小时。
[0012]最后，本发明在醇/水混合溶液中均匀溶解，搅拌反应后，接续在醇/水混合溶液中进行水热反应，经过滤、洗涤、干燥即得目的产物；所述的干燥时间为10~20小时，干燥温度为100~200 V。[0013]与现有技术相比，本发明具有如下特点。
[0014](I)焦磷酸镍微米纤维的传统方法工艺复杂，不能达到形貌均一性的要求。本发明工艺路线简单，制备成本低，操作容易控制，具有较高的生产效率，通过条件溶剂的组成实现了对焦磷酸镍微米纤维的形貌控制合成。
[0015](2)本发明制备的目的产物焦磷酸镍微米纤维，其纯度高(98%~99%)，杂质含量低，分散性好(通过SEM图可以看出)，具有纤维状的形貌，可满足工业应用领域对焦磷酸镍微米纤维产品的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
[0017]图1为本发明所制备的焦磷酸镍微米纤维的X射线衍射图。
[0018]图2为本发明所制备的焦磷酸镍微米纤维的IR图。
[0019]图3为本发明所制备的焦磷酸镍微米纤维的SEM形貌图。
[0020]图4为本发明所制备的焦磷酸镍微米纤维的SM形貌图。
[0021]图5为本发明所制备的焦磷酸镍微米纤维的SEM形貌图。
[0022]图6为本发明所制备的焦磷酸镍微米纤维的SM形貌图。
【具体实施方式】
[0023]本发明以可溶性二价镍盐和可溶性焦磷酸盐为原料，将镍盐和可溶性焦磷酸盐按照一定比例在醇/水混合溶液中均匀溶解，混和后充分搅拌反应，接续在醇/水混合溶液中进行水热反应(温度在180~280 °C，时间为6~48小时)。过滤、洗涤、干燥后即得目的产物。其制备步骤是。
[0024](I)将可溶性二价镍盐和焦磷酸盐均配成0.01~1.0 mol/L的醇水混合溶液，在室温下将焦磷酸盐缓慢滴加到镍盐溶液中，可溶性焦磷酸盐的加入量按镍盐/焦磷酸盐按照1:0.1~10的摩尔比计，以60~120转/分搅拌速度搅拌反应30~60分钟。
[0025](2)将得到的混和溶液在一定温度下，进行水热反应，水热反应温度在180~280°C，水热反应时间为6~48小时。
[0026](3)水热反应结束，自然冷却至室温后，将反应得到的产品过滤后放入烘箱中，在100~200 °C条件下，干燥10~20小时，即制得焦磷酸镍微米纤维材料。
[0027]图1为本发明所制备的纤维状焦磷酸镍微米纤维的红外谱图。图2为本发明所制备的纤维状焦磷酸镍微米纤维的X射线衍射图。
[0028]参见图3~6所示，为本发明所制备的纤维状焦磷酸镍微米纤维进行的扫描电镜(SEM)分析，其结果是，所得产品具有纤维形貌的微米晶体，直径在20~200 nm之间，长径比大于10，且均一性、分散性好。
[0029]实施例1。
[0030]将浓度为0.05 mol/L硫酸镍醇水混合溶液缓慢滴加到浓度为0.05 mol/L焦磷酸钠的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液为乙醇和水按照1:20体积比配制的，硫酸镍与焦磷酸钠以1:1的摩尔比计，以60转/分搅拌速度搅拌反应30分钟。将得到的混和溶液进行水热反应，水热反应温度在200 °C，水热反应时间为24小时。水热反应结束后，自然冷却至室温，将反应得到的产品过滤水洗后放入烘箱中，在150 °C条件下干燥10小时，得到片状焦磷酸微米纤维材料。产品经测定，其直径在30~100 nm之间，长径比在10~50之间，且分散均匀。
[0031]实施例2。
[0032]将浓度为0.1 mol/L硫酸镍醇水混合溶液缓慢滴加到浓度为0.1 mol/L焦磷酸钠的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液为乙醇和水按照1:20体积比配制的，硫酸镍与焦磷酸钠以1:2的摩尔比计，以60转/分搅拌速度搅拌反应30分钟。将得到的混和溶液进行水热反应，水热反应温度在200 °C，水热反应时间为24小时。水热反应结束后，自然冷却至室温，将反应得到的产品过滤水洗后放入烘箱中，在160 °C条件下干燥20小时，得到片状焦磷酸微米纤维材料。产品经测定，其直径在30~80 nm之间，长径比在10~60之间，且分散均匀。
[0033]实施例3。
[0034]将浓度为0.05 mol/L乙酸镍醇水混合溶液缓慢滴加到浓度为0.05 mol/L焦磷酸钠的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液为乙醇和水按照1:20体积比配制的，乙酸镍与焦磷酸钠以1:1的摩尔比计，以60转/分搅拌速度搅拌反应30分钟。将得到的混和溶液进行水热反应，水热反应温度在200 °C，水热反应时间为24小时。水热反应结束后，自然冷却至室温，将反应得到的产品过滤水洗后放入烘箱中，在180 °C条件下干燥10小时，得到片状焦磷酸微米纤维材料。产品经测定，其直径在20~80 nm之间，长径比在10~60之间，且分散均匀。
[0035]实施例4。
[0036]将浓度为0.2 mol/L氯化镍醇水混合溶液缓慢滴加到浓度为0.2 mol/L焦磷酸钠的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液为乙醇和水按照1:20体积比配制的，氯化镍与焦磷酸钠以1:1的摩尔比计，以60转/分搅拌速度搅拌反应30分钟。将得到的混和溶液进行水热反应，水热反应温度在180 °C，水热反应时间为24小时。水热反应结束后，自然冷却至室温，将反应得到的产品过滤水洗后放入烘箱中，在200 °C条件下干燥10小时，得到片状焦磷酸微米纤维材料。产品经测定，其直径在30~60 nm之间，长径比在15~60之间，且分散均匀。
[0037]实施例5。
[0038]将浓度为0.1 mol/L硝酸镍醇水混合溶液缓慢滴加到浓度为0.1 mol/L焦磷酸钠的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液为乙醇和水按照1:20体积比配制的，硝酸镍与焦磷酸钠以1:1的摩尔比计，以60转/分搅拌速度搅拌反应30分钟。将得到的混和溶液进行水热反应，水热反应温度在190 °C，水热反应时间为24小时。水热反应结束后，自然冷却至室温，将反应得到的产品过滤水洗后放入烘箱中，在180 °C条件下干燥10小时，得到片状焦磷酸微米纤维材料。产品经测定，其直径在30~90 nm之间，长径比在20~60之间，且分散均匀。
[0039]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技.术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种焦磷酸镍微米纤维的制备方法的制备方法，其特征在于:将可溶性二价镍盐和可溶性焦磷酸盐在醇/水混合溶液中均匀溶解，搅拌反应后，接续在醇/水混合溶液中进行水热反应，过虑、洗涤、干燥即得目的产物。
2.根据权利要求1所述的一种焦磷酸镍微米纤维的制备方法，其特征在于:所述可溶性二价镍盐为氯化镍、硫酸镍、硝酸镍或乙酸镍中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种焦磷酸镍微米纤维的制备方法，其特征在于:所述可溶性焦磷酸盐为焦磷酸钠或焦磷酸钾中的一种或其混合物。
4.根据权利要求3所述的一种焦磷酸镍微米纤维的制备方法，其特征在于:所述醇/水混合溶液中的醇为甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇中的一种或两种以上的混合物，且醇与水的体积比为1: 0.1~100。
5.根据权利要求4所述的一种焦磷酸镍微米纤维的制备方法，其特征在于:所述可溶性二价镍盐的摩尔浓度为0.01~I mol/L。
6.根据权利要求5所述的一种焦磷酸镍微米纤维的制备方法，其特征在于:所述可溶性二价镍盐与可溶性焦磷酸盐的摩尔比为1: 0.1~10。
7.根据权利要求1~6之任一所述的一种焦磷酸镍微米纤维的制备方法，其特征在于:所述水热反应温度在180~280 °C，反应时间为6~48小时。
8.根据权利要求7所述的一种焦磷酸镍微米纤维的制备方法，其特征在于:所述干燥时间为10~20小时，干燥温 度为100~200 °C。
【文档编号】C01B25/42GK103539099SQ201310523289
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】张 杰, 许家胜 申请人:渤海大学