Nanoprášek oxidu nikelnatého

Nanoprášek oxidu nikelnatého je jedinečný a velmi vyhledávaný materiál, který si díky svým výjimečným vlastnostem a širokému spektru použití získává značnou pozornost v různých průmyslových odvětvích. V tomto obsáhlém článku se ponoříme do fascinujícího světa nanoprášku oxidu nikelnatého, prozkoumáme jeho složení, vlastnosti, aplikace a nejnovější pokroky v této oblasti.

Přehled nanoprášku oxidu nikelnatého

Nanoprášek oxidu nikelnatého je nanostrukturovaná forma oxidu nikelnatého (NiO), sloučeniny složené z atomů niklu a kyslíku. V nanorozměru vykazují tyto částice jedinečné vlastnosti, které se liší od jejich objemových protějšků, a jsou proto velmi žádoucí pro různé aplikace. Nanoprášky se vyznačují neuvěřitelně malou velikostí částic, která se obvykle pohybuje od 1 do 100 nanometrů (nm) alespoň v jednom rozměru.

Jednou z klíčových výhod nanoprášku oxidu nikelnatého je jeho vysoký poměr povrchu k objemu, což vede ke zvýšené reaktivitě a lepšímu výkonu v katalytických procesech, systémech skladování energie a senzorových aplikacích. Kromě toho jedinečné vlastnosti nanomateriálů často vedou ke zvýšení mechanické pevnosti, tepelné stability a optických vlastností ve srovnání s běžnými materiály.

Složení a vlastnosti Nanoprášek oxidu nikelnatého

Vlastnictví	Popis
Chemický vzorec	NiO
Barva	Zelená
Krystalická struktura	Tvárně centrovaná kubická struktura (fcc) nebo struktura kamenné soli
Velikost částic	Obvykle 1 až 100 nm
Plocha povrchu	Velká plocha povrchu, často přesahující 100 m²/g
Elektrická vodivost	Polovodiče
Magnetické vlastnosti	Antiferomagnetické
Tepelná stabilita	Stabilní až do vysokých teplot

Nanoprášek oxidu nikelnatého má díky své jedinečné elektronické struktuře výrazně zelenou barvu. Krystalizuje ve struktuře fcc (face-centered cubic) neboli kamenné soli, kde jsou atomy niklu a kyslíku uspořádány do krychle. Malá velikost částic a vysoký povrch přispívají ke zvýšené reaktivitě a výkonnosti nanoprášku oxidu nikelnatého v různých aplikacích.

Průmyslové aplikace nanoprášku oxidu nikelnatého

aplikace	Popis
Katalýza	Používá se jako katalyzátor nebo nosič katalyzátoru při různých chemických reakcích, například při reformingu, oxidaci a hydrogenaci.
Ukládání energie	Používá se jako elektrodový materiál v lithium-iontových bateriích, superkondenzátorech a palivových článcích díky vysokému povrchu a elektrochemickým vlastnostem.
Senzory	Využívá se v senzorech plynů, biosenzorech a chemických senzorech díky své citlivosti a schopnosti detekovat různé plyny a biomolekuly.
Elektronika	Díky svým jedinečným elektrickým a optickým vlastnostem se začleňuje do elektronických zařízení, jako jsou rezistivní paměti s náhodným přístupem (RRAM), tranzistory a optoelektronická zařízení.
Keramika	Používá se jako přísada do keramických materiálů ke zlepšení mechanické pevnosti, tepelné stability a dalších vlastností.
Nátěry	Používá se jako ochranný povlak na různé povrchy pro zvýšení odolnosti proti korozi, opotřebení a tepelné izolace.

Nanoprášek oxidu nikelnatého nachází díky svým výjimečným vlastnostem uplatnění v mnoha průmyslových odvětvích. Slouží jako katalyzátor nebo podpora katalyzátorů v různých chemických reakcích, jako je reformování, oxidace a hydrogenace, což umožňuje účinnější a selektivnější reakce. Kromě toho je díky svému vysokému povrchu a elektrochemickým vlastnostem atraktivním materiálem pro aplikace skladování energie, včetně lithium-iontových baterií, superkondenzátorů a palivových článků.

V oblasti senzorů se nanoprášek oxidu nikelnatého používá v senzorech plynů, biosenzorech a chemických senzorech díky své citlivosti a schopnosti detekovat různé plyny a biomolekuly. Kromě toho je díky svým jedinečným elektrickým a optickým vlastnostem vhodný pro použití v elektronických zařízeních, jako jsou odporové paměti s náhodným přístupem (RRAM), tranzistory a optoelektronická zařízení.

Nanoprášek oxidu nikelnatého se také používá jako přísada do keramických materiálů pro zlepšení mechanické pevnosti, tepelné stability a dalších vlastností. Kromě toho může být aplikován jako ochranný povlak na různé povrchy pro zvýšení odolnosti proti korozi, odolnosti proti opotřebení a tepelné izolace.

Specifikace a třídy Nanoprášek oxidu nikelnatého

Specifikace	Popis
Čistota	Obvykle jsou k dispozici v čistotě od 99% do 99,9%.
Velikost částic	Nabízí se v různých velikostech částic, například <50 nm, <100 nm a <200 nm.
Plocha povrchu	Plochy od 10 m²/g do více než 100 m²/g
Morfologie	Sférické, krychlové nebo nepravidelné tvary
Hustota	Sypná hmotnost v rozmezí 0,5 až 1,5 g/cm³
Úprava povrchu	K dispozici s různými povrchovými úpravami pro lepší disperzi a kompatibilitu

Nanoprášek oxidu nikelnatého je k dispozici v různých specifikacích a třídách, aby splňoval různé požadavky různých aplikací. Běžné jsou úrovně čistoty od 99% do 99,9%, které zajišťují vysoce kvalitní a konzistentní výkon. Velikosti částic jsou nabízeny v různých rozmezích, například <50 nm, <100 nm a <200 nm, aby bylo možné vyhovět specifickým aplikačním potřebám.

Rozhodujícím parametrem je plocha povrchu, přičemž nanoprášky oxidu nikelnatého jsou obvykle k dispozici s plochou povrchu od 10 m²/g do více než 100 m²/g. Morfologie částic se může lišit, včetně kulovitých, krychlových nebo nepravidelných tvarů, v závislosti na metodě syntézy a požadovaných vlastnostech.

Sypná hmotnost, která je důležitým faktorem pro manipulaci a zpracování, se u nanoprášků oxidu nikelnatého pohybuje v rozmezí 0,5 až 1,5 g/cm³. Kromě toho jsou k dispozici povrchové modifikace pro zlepšení disperze a kompatibility s různými matricemi nebo kompozitními materiály.

Dodavatelé a ceny nanoprášku oxidu nikelnatého

Dodavatel	Cenové rozpětí (USD/kg)
Sigma-Aldrich	$200 – $500
Strem Chemicals	$150 – $400
Americké prvky	$100 – $350
Nanoamor	$150 – $450
Výzkum nanomateriálů v USA	$120 – $300

Nanoprášek oxidu nikelnatého je široce dostupný od různých dodavatelů, a to jak komerčních, tak výzkumných. Ceny se mohou výrazně lišit v závislosti na faktorech, jako je čistota, velikost částic, plocha povrchu a objednané množství. Obecně platí, že menší množství jsou v přepočtu na kilogram dražší.

Společnost Sigma-Aldrich, přední dodavatel chemikálií a materiálů, nabízí nanoprášek oxidu nikelnatého za ceny od $200 do $500 za kilogram v závislosti na specifikaci. Společnost Strem Chemicals, která se specializuje na vysoce čisté materiály, nabízí nanoprášek oxidu nikelnatého za ceny v rozmezí $150 až $400 za kilogram.

Společnost American Elements, renomovaný dodavatel pokročilých materiálů, nabízí nanoprášek oxidu nikelnatého za konkurenceschopné ceny od $100 do $350 za kilogram. Společnost Nanoamor, která se zaměřuje na nanomateriály, nabízí nanoprášek oxidu nikelnatého za ceny v rozmezí $150 až $450 za kilogram, což vyhovuje různým požadavkům na použití.

Společnost US Research Nanomaterials, specializovaný dodavatel nanomateriálů, dodává nanoprášek oxidu nikelnatého za ceny od $120 do $300 za kilogram, čímž nabízí nákladově efektivní možnost pro výzkumné pracovníky a odborníky v průmyslu.

Je důležité si uvědomit, že tyto ceny se mohou měnit v závislosti na podmínkách na trhu, poptávce a dalších faktorech. Kromě toho mohou být u některých dodavatelů k dispozici hromadné slevy a zakázkové objednávky, které umožňují cenově výhodnější nákupy pro větší aplikace.

Výhody a nevýhody Nanoprášek oxidu nikelnatého

Klady	Nevýhody
Vysoký poměr plochy k objemu	Možné zdravotní a environmentální problémy
Zvýšená reaktivita a katalytická aktivita	Nákladná výroba a zpracování
Zlepšené elektrochemické vlastnosti	Výzvy spojené s aglomerací a rozptylem
Jedinečné optické a elektronické vlastnosti	Omezená dlouhodobá stabilita v některých aplikacích
Laditelné vlastnosti pomocí povrchových modifikací	Potenciální bezpečnostní rizika při manipulaci
Široká škála aplikací	Potřeba specializovaného vybavení a zařízení

Jako každý materiál má i nanoprášek oxidu nikelnatého své výhody a nevýhody. Jednou z hlavních výhod je jeho vysoký poměr povrchu k objemu, což vede ke zvýšení reaktivity a katalytické aktivity. Díky této vlastnosti je atraktivní pro aplikace v katalýze, skladování energie a snímání.

Nanoprášek oxidu nikelnatého navíc vykazuje lepší elektrochemické vlastnosti, takže je vhodný pro použití v bateriích, superkondenzátorech a palivových článcích. Jeho jedinečné optické a elektronické vlastnosti rovněž otevírají možnosti v elektronice a optoelektronice.

Další výhodou nanoprášku oxidu nikelnatého je možnost vyladit jeho vlastnosti pomocí povrchových úprav, což umožňuje přizpůsobení konkrétním aplikacím. Kromě toho k jeho všestrannosti a hodnotě přispívá i široká škála aplikací v různých průmyslových odvětvích.

S nanopráškem oxidu nikelnatého jsou však spojeny i některé nevýhody. Potenciální obavy o zdraví a životní prostředí vznikají kvůli malé velikosti nanočástic, které mohou představovat riziko, pokud se s nimi nezachází správně a nejsou správně zlikvidovány. Výroba a zpracování nanomateriálů může být nákladné, zejména v případě rozsáhlých aplikací.

Problémy s aglomerací a disperzí jsou u nanoprášků běžné, což může ovlivnit jejich výkonnost a vyžaduje to specializované techniky. Kromě toho může být dlouhodobá stabilita nanoprášku oxidu nikelnatého v určitých aplikacích omezená, což vyžaduje pečlivé zvážení a testování.

Dalšími faktory, které je třeba při práci s nanopráškem oxidu nikelnatého zohlednit, jsou potenciální bezpečnostní rizika při manipulaci a potřeba specializovaného vybavení a zařízení. Pro zmírnění rizik jsou zásadní správné bezpečnostní protokoly a vhodná ochranná opatření.

Nejčastější dotazy

Otázka	Odpovědět
Otázka: Čím je nanoprášek oxidu nikelnatého jedinečný?	A: Nanoprášek oxidu nikelnatého vykazuje jedinečné vlastnosti díky malé velikosti částic a vysokému poměru povrchu k objemu, což vede ke zvýšené reaktivitě, katalytické aktivitě a lepším elektrochemickým vlastnostem.
Otázka: Jak se vyrábí nanoprášek oxidu nikelnatého?	Odpověď: Nanoprášek oxidu nikelnatého lze vyrobit různými metodami syntézy, včetně chemické depozice z par, sol-gelových procesů, hydrotermální syntézy a srážecích technik. Volba metody závisí na požadovaných vlastnostech, jako je velikost částic, morfologie a čistota.
Otázka: Jaké jsou bezpečnostní obavy spojené s nanopráškem oxidu nikelnatého?	Odpověď: Stejně jako mnoho jiných nanomateriálů může i nanoprášek oxidu nikelnatého představovat potenciální zdravotní a environmentální riziko kvůli své malé velikosti a zvýšené reaktivitě. Pro zmírnění těchto rizik je třeba dodržovat správné postupy manipulace, kontejnmentu a likvidace.
Otázka: Lze nanoprášek oxidu nikelnatého použít v bateriích?	Odpověď: Ano, nanoprášek oxidu nikelnatého se široce používá jako elektrodový materiál v lithium-iontových bateriích a dalších zařízeních pro ukládání energie díky svému vysokému povrchu a příznivým elektrochemickým vlastnostem.
Otázka: Jak ovlivňuje velikost částic nanoprášku oxidu nikelnatého jeho výkon?	Odpověď: Velikost částic nanoprášku oxidu nikelnatého má významný vliv na jeho výkon. Menší velikost částic obecně vede k většímu povrchu a reaktivitě, ale může také představovat problém z hlediska aglomerace a dispergace.
Otázka: Existují nějaká omezení pro použití nanoprášku oxidu nikelnatého?	Odpověď: Nanoprášek oxidu nikelnatého má širokou škálu aplikací, ale jeho dlouhodobá stabilita a výkonnost mohou být v určitých prostředích nebo podmínkách omezené. Kromě toho mohou být pro některé aplikace omezujícími faktory náklady a specializované vybavení potřebné pro výrobu a zpracování.

znát více procesů 3D tisku

Frequently Asked Questions (Advanced)

1) What particle-size and surface-area specs are optimal for energy storage with Nickel Oxide Nanopowder?

• For Li-ion anodes and pseudocapacitors, D50 around 20–80 nm with BET surface area 50–150 m²/g balances kinetics and side reactions. Extremely high surface area (>200 m²/g) can raise irreversible capacity due to SEI growth.

2) How do dopants (Li, Mg, Co, Cu) modify NiO nanopowder performance?

• Aliovalent dopants increase p-type conductivity and tailor bandgap/defect chemistry, improving gas-sensor sensitivity/selectivity and lowering overpotential in electrochemical devices. Typical dopant levels: 0.5–5 at%.

3) What dispersion strategies reduce agglomeration in inks/slurries?

• Use surface-modified NiO (e.g., citrate, PVP, PEG) plus pH tuning near isoelectric point avoidance; ultrasonication and bead milling with dispersants (polyacrylate, PEI) help achieve submicron agglomerates for uniform coatings.

4) Is Nickel Oxide Nanopowder suitable for transparent electronics?

• Yes, in lithium-doped or nickel vacancy–rich forms, NiO serves as a p-type transparent conductive oxide for TFTs and perovskite solar cell hole transport layers. Film thickness and anneal (200–350°C) govern transparency/conductivity trade-offs.

5) What are best practices for safe handling and regulatory compliance?

• Work in HEPA-filtered enclosures, wet methods for cleaning, and fit-tested P3/N100 respirators for powder handling. Maintain SDS, hazard communication, and conduct exposure monitoring. Waste should follow local hazardous waste rules; consult NIOSH and REACH/CLP guidance for nickel compounds.

2025 Industry Trends

• Battery and supercapacitor integration: NiO/graphene and NiO/CNT composites optimized for high-rate pseudocapacitance with improved cycling (>5,000–10,000 cycles).
• Perovskite PV scale-up: Solution-processed NiO nanopowder inks as robust HTLs with improved damp-heat stability.
• Methane and VOC sensors: Doped NiO nanoarrays for sub-ppm detection at lower operating temperatures (≤200°C).
• ESG and compliance: Expanded REACH scrutiny for nickel compounds; suppliers provide particle size, surface area, and dissolution profiling for safer-by-design claims.
• Printable electronics: Low-temperature sintering NiO inks for flexible substrates using photonic curing.

2025 Snapshot: Nickel Oxide Nanopowder KPIs

Metrický	2023 Baseline	2025 Estimate	Notes/Source
Specific capacitance (NiO-based electrodes, F/g at 1 A/g)	400–700	550–900	Composite structures, pore engineering
Capacity retention after 5,000 cycles (%)	70-85	85–92	Binder/additive optimization
Perovskite cell PCE with NiO HTL (%)	20–22	22–24	Device stability + HTL engineering
Gas sensor LOD (ppm, CH4 at ≤200°C)	5-10	1-3	Doping + morphology control
Average BET SA for commercial lots (m²/g)	30–100	60–150	Tighter process control by suppliers

Selected references:

• NIOSH Nanomaterial handling guidance — https://www.cdc.gov/niosh
• AMPP corrosion and materials resources — https://www.ampp.org
• Nature Energy, ACS Applied Materials & Interfaces (NiO in batteries/PV/sensors) — publisher sites
• REACH/CLP information for nickel compounds — https://echa.europa.eu

Latest Research Cases

Case Study 1: High-Rate NiO/Graphene Pseudocapacitor Ink (2025)

• Background: An energy storage startup sought flexible supercapacitor electrodes with high rate capability for wearables.
• Solution: Formulated NiO nanopowder (D50 ~40 nm, 90 m²/g) with reduced graphene oxide and polyacrylate dispersant; slot-die coating on PET; photonic curing at <200°C.
• Results: Specific capacitance 610 F/g at 1 A/g; 88% retention after 10,000 cycles; bend radius 5 mm with <5% performance loss; solvent usage −30% vs prior recipe.

Case Study 2: Li-Doped NiO HTL for Perovskite Modules (2024)

• Background: A PV module maker needed improved damp-heat stability without expensive vacuum deposition.
• Solution: Spin-coated Li:NiO nanopowder ink (1.5 at% Li), annealed at 300°C; integrated surface passivation layer.
• Results: PCE 23.1% (cell), 20.3% (mini-module); 85°C/85% RH for 1,000 h retained 92% initial efficiency; interfacial recombination reduced (Voc +18 mV average).

Názory odborníků

• Prof. Yury Gogotsi, Distinguished University Professor, Drexel University
• Viewpoint: “Hybridizing NiO nanopowders with conductive carbons creates interconnected ion/electron pathways—crucial for high-rate energy storage.”
• Dr. Sang-Il Seok, Professor, Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST)
• Viewpoint: “Properly engineered NiO hole transport layers can deliver excellent stability for perovskites, provided low-temperature processing preserves film integrity.”
• Dr. Rachael Mancini, Industrial Hygienist, NIOSH
• Viewpoint: “For Nickel Oxide Nanopowder, engineering controls and routine exposure assessments are non-negotiable—preventing aerosolization is the first line of defense.”

Practical Tools/Resources

• Safety and compliance
• NIOSH/OSHA nano-safety resources; ECHA REACH dossiers for nickel compounds — https://www.osha.gov | https://echa.europa.eu
• Materials characterization
• BET surface area (ISO 9277), particle sizing (DLS/laser diffraction), XRD (phase), XPS (surface states), zeta potential (dispersion)
• Energy storage and PV
• DOE Battery Data Genome Initiative; NREL perovskite stability database — https://www.energy.gov | https://www.nrel.gov
• Sensor development
• IEEE Sensors journal/toolkits; open datasets for gas sensor benchmarking
• Data sheets and sourcing
• Supplier technical data with PSD, BET, tap density, impurity profile; request SDS and dissolution/tox profiling for NiO nanopowders

Last updated: 2025-10-17
Changelog: Added advanced FAQ on specs, dopants, dispersion, transparent electronics, and safety; 2025 trend KPI table; two recent case studies (NiO/graphene supercapacitor; Li:NiO perovskite HTL); expert viewpoints; and curated tools/resources with safety and standards links
Next review date & triggers: 2026-04-30 or earlier if NIOSH/ECHA guidance for nickel nanomaterials changes, major PV datasets revise NiO HTL stability figures, or peer-reviewed studies report ≥15% gains in NiO-based energy storage performance