Niklový nanoprášek: Nanoprach: vlastnosti, výroba a aplikace

Niklový nanoprášek je jemný prášek z niklových částic s alespoň jedním rozměrem v rozmezí 1-100 nanometrů. Nanoprášky vykazují ve srovnání s běžným niklovým práškem jedinečné vlastnosti díky své malé velikosti a vysokému povrchu. Tento článek obsahuje přehled niklových nanoprášků, jejich klíčových vlastností, výrobních metod, aplikací, dodavatelů a norem.

Přehled niklových nanoprášků

Niklový nanoprášek se skládá z částic niklu, jejichž průměr je menší než 100 nm. Díky velikosti v nanorozměrech mají nanočástice niklu extrémně vysoký poměr povrchu k objemu, což vede k vyšší chemické reaktivitě ve srovnání s většími částicemi niklu.

Mezi klíčové vlastnosti nanoprášku niklu patří:

• Vysoká čistota
• Rovnoměrné rozložení velikosti částic
• Vysoký specifický povrch
• Zvýšené magnetické a katalytické vlastnosti
• Lze funkcionalizovat pro kompozity
• Povrchy bez oxidů

Řízení velikosti, morfologie, složení a chemie povrchu během výroby umožňuje přizpůsobit vlastnosti niklových nanoprášků pro různé aplikace.

Niklový nanoprášek Typy

Složení niklových nanoprášků

Fyzikální vlastnosti

Magnetické vlastnosti

Katalytické vlastnosti

• Aktivní katalyzátor pro reakci vývinu vodíku (HER)
• Katalyzuje reakce, jako je hydrogenace, reforming, krakování atd.
• Používá se jako spolukatalyzátor s kovy, jako je platina.

Výrobní metody

K výrobě niklových nanoprášků s řízenou velikostí a morfologií se používá několik metod:

Fyzikální metody

• Kulové frézování - Mechanické mletí mikročástic niklu na nanočástice
• Kondenzace inertního plynu - Odpařování a kondenzace niklu v inertní atmosféře

Mokré chemické metody

• Chemická redukce - Redukce solí niklu pomocí redukčních činidel
• Elektrochemické nanášení - Elektrolytická redukce a depozice iontů niklu
• Proces Sol-Gel - Tvorba nanočástic pomocí molekulárních prekurzorů

Další metody

• Tepelný rozklad - Rozklad organokovových prekurzorů
• Syntéza mikrovlnného plazmatu - Odpařování a rychlá kondenzace niklové plazmy

Srovnání metod výroby nanoprášku niklu

Aplikace

Niklový nanoprášek díky svým jedinečným magnetickým, katalytickým a mechanickým vlastnostem nacházejí uplatnění v následujících klíčových aplikacích:

Průmyslové aplikace

• Výroba superslitin na bázi niklu
• Výroba vodivých nátěrů a past
• Výroba niklových elektrod pro baterie
• Katalyzátory pro výrobu vodíku a reakce v palivových článcích
• Podpora katalyzátoru pro růst uhlíkových nanotrubic
• Výroba polymerních nanokompozitů vyztužených niklem
• Vstřikování složitých dílů z kovu
• Spojování materiálů pomocí niklových nanokapalin při svařování
• Magnetická zařízení pro ukládání dat

Energetické aplikace

• Elektrokatalyzátor pro reakci vývinu kyslíku (OER) při štěpení vody
• Podpora elektrokatalyzátorů pro redukční reakci kyslíku (ORR) v palivových článcích
• Li-ion baterie - katody bohaté na nikl NMC, anody
• Tisknutelné inkousty pro flexibilní elektroniku a fotovoltaiku
• Systémy koncentrované solární energie s nanokapalinami

Biomedicínské aplikace

• Nosiče léčiv a teranostické látky
• Kontrastní látky pro zobrazování magnetickou rezonancí
• Hypertermické látky pro léčbu nádorů
• Antimikrobiální nanofilmy pro zdravotnické prostředky
• Biosenzory na bázi nanočástic niklu

Dodavatelé a ceny

Niklový nanoprášek prodává mnoho specializovaných chemických společností a výrobců nanomateriálů. Ceny závisí na stupních čistoty, objemu výroby, vlastnostech částic a dalších úpravách.

Ceny se pohybují od $50 za gram do $500 za kilogram v závislosti na požadovaném množství a čistotě. Nanoprášek pro výzkum s čistotou 99,9% je obecně dražší, zatímco při velkých objemech objednávek pro průmyslové použití se poskytují slevy.

Normy a bezpečnost

Manipulace s niklovým nanopráškem vyžaduje standardní bezpečnostní protokoly podobně jako u jiných suchých nanomateriálů. Klíčové normy zahrnují:

• ISO 21363:2007 - Metody charakterizace vzorků nanoprášků
• ASTM B822 - Standardní zkušební metoda pro stanovení velikosti částic pomocí malého úhlu rozptylu rentgenového záření
• ANSI Z399.1 - Postupy bezpečné manipulace s nanomateriály

Nanočástice niklu vykazují mírnou až střední toxicitu a při zpracování vyžadují prachové masky, rukavice, uzavřený provoz a větrání. Hlavní cestou expozice je vdechování.

Nejčastější dotazy

Co je to niklový nanoprášek z čeho se skládá?

Niklový nanoprášek se skládá z částic niklu (Ni) o průměru 1-100 nm. Mají vysokou čistotu až 99,9% spolu s malým množstvím uhlíku a kyslíku.

K čemu se používá niklový nanoprášek?

Niklové nanoprášky se používají jako katalyzátory, materiály pro baterie, vodivé přísady, magnetická zařízení, zpevňovače slitin, biomedicínské prostředky a pro spojování.

Co je na niklovém nanoprášku zvláštního?

Nanorozměry zajišťují větší povrch, povrchovou reaktivitu, mechanickou pevnost, optickou absorpci a elektrickou/tepelnou vodivost ve srovnání s částicemi mikronového měřítka.

Jaký je rozdíl mezi niklovým nanopráškem a niklovým mikropráškem?

Částice nanoprášku niklu jsou menší než 100 nm, zatímco částice mikroprášku niklu mají velikost od 100 nm do 1 mikronu. Nanoprášky vykazují díky kvantovým efektům vynikající katalýzu, magnetiku a optiku.

Je nanoprášek niklu toxický?

Nanočástice niklu vykazují střední toxicitu při vdechování nebo kontaktu s kůží. Je třeba používat vhodné osobní ochranné prostředky a manipulační protokoly. Orální toxicita je nižší, ale je třeba se vyhnout požití.

Kolik stojí niklový nanoprášek?

Cena niklového nanoprášku se pohybuje kolem $50 až $500 za gram v závislosti na čistotě, rozsahu velikosti částic, povrchových úpravách a objemu nákupu. Průmyslový prášek o velikosti 50 nm je k dispozici za $30 za gram.

Která metoda výroby nanočástic niklu je nejlepší?

Chemická redukce je nejběžnější metodou umožňující kontrolu nad velikostí, tvarem a krystalickou fází nanočástic. Alternativními škálovatelnými přístupy jsou kulové mletí, tepelný rozklad a plazmová syntéza.

Jaký je rozdíl mezi nanopráškem niklu a nanopráškem oxidu nikelnatého?

Nanoprášek niklu obsahuje čistý kovový nikl, zatímco prášek oxidu nikelnatého se skládá z nanočástic oxidu nikelnatého (NiO), které vykazují různé optické, elektrické a magnetické vlastnosti.

Jaká jsou rizika niklového nanoprášku?

Jako hořlavý prášek představuje hlavní nebezpečí expozice kůže, očí a dýchacích cest. V závislosti na expozici může způsobit podráždění, zánět, fibrózu. Vhodné osobní ochranné prostředky, větrání, SOP jsou povinné.

Je nanoprášek niklu hydrofilní nebo hydrofobní?

Čistý niklový nanoprášek vykazuje hydrofobní charakter. Oxidace povrchu nebo funkcionalizace jinými sloučeninami mu však může dodat hydrofilní charakter, který je nezbytný pro nanokompozity a biomedicínské použití.

znát více procesů 3D tisku