Nickel-Oxid-Nanopulver

Nickeloxid-Nanopulver ist ein einzigartiges und sehr begehrtes Material, das aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften und vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Branchen große Aufmerksamkeit erregt. In diesem umfassenden Artikel tauchen wir in die faszinierende Welt des Nickeloxid-Nanopulvers ein und erkunden seine Zusammensetzung, Eigenschaften, Anwendungen und die neuesten Fortschritte auf diesem Gebiet.

Überblick über Nickel-Oxid-Nanopulver

Nickeloxid-Nanopulver ist eine nanostrukturierte Form von Nickeloxid (NiO), einer Verbindung aus Nickel- und Sauerstoffatomen. Auf der Nanoskala weisen diese Partikel einzigartige Eigenschaften auf, die sich von ihren massiven Gegenstücken unterscheiden, was sie für eine Vielzahl von Anwendungen äußerst wünschenswert macht. Nanopulver zeichnen sich durch ihre unglaublich kleine Partikelgröße aus, die in der Regel in mindestens einer Dimension zwischen 1 und 100 Nanometern (nm) liegt.

Einer der Hauptvorteile von Nickeloxid-Nanopulver ist sein großes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, was zu einer erhöhten Reaktivität und verbesserten Leistung in katalytischen Prozessen, Energiespeichersystemen und Sensoranwendungen führt. Darüber hinaus führen die einzigartigen Eigenschaften von Nanomaterialien oft zu einer verbesserten mechanischen Festigkeit, thermischen Stabilität und optischen Eigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen Materialien.

Zusammensetzung und Eigenschaften von Nickel-Oxid-Nanopulver

Eigentum	Beschreibung
Chemische Formel	NiO
Farbe	Grün
Kristallstruktur	Flächenzentrierte kubische Struktur (fcc) oder Steinsalzstruktur
Partikelgröße	Typischerweise 1 bis 100 nm
Fläche	Große Oberfläche, oft mehr als 100 m²/g
Elektrische Leitfähigkeit	Halbleiter
Magnetische Eigenschaften	Antiferromagnetisch
Thermische Stabilität	Stabil bis zu hohen Temperaturen

Nickeloxid-Nanopulver weist aufgrund seiner einzigartigen elektronischen Struktur eine deutlich grüne Farbe auf. Es kristallisiert in einer kubisch-flächenzentrierten (fcc) oder Steinsalzstruktur, bei der Nickel- und Sauerstoffatome in einem kubischen Muster angeordnet sind. Die geringe Partikelgröße und die große Oberfläche tragen zur verbesserten Reaktivität und Leistung von Nickeloxid-Nanopulver in verschiedenen Anwendungen bei.

Industrielle Anwendungen von Nickel-Oxid-Nanopulver

Anmeldung	Beschreibung
Katalyse	Wird als Katalysator oder Katalysatorträger in verschiedenen chemischen Reaktionen wie Reformierungs-, Oxidations- und Hydrierungsprozessen verwendet.
Energiespeicherung	Wird aufgrund seiner großen Oberfläche und seiner elektrochemischen Eigenschaften als Elektrodenmaterial in Lithium-Ionen-Batterien, Superkondensatoren und Brennstoffzellen eingesetzt.
Sensoren	Wird aufgrund seiner Empfindlichkeit und seiner Fähigkeit, verschiedene Gase und Biomoleküle zu erkennen, in Gassensoren, Biosensoren und chemischen Sensoren verwendet.
Elektronik	Aufgrund seiner einzigartigen elektrischen und optischen Eigenschaften wird es in elektronische Geräte wie resistive Direktzugriffsspeicher (RRAM), Transistoren und optoelektronische Geräte eingebaut.
Keramik	Wird als Zusatzstoff in keramischen Materialien verwendet, um die mechanische Festigkeit, thermische Stabilität und andere Eigenschaften zu verbessern.
Beschichtungen	Wird als Schutzschicht auf verschiedene Oberflächen aufgetragen, um die Korrosionsbeständigkeit, die Verschleißfestigkeit und die Wärmedämmung zu verbessern.

Nickeloxid-Nanopulver findet aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften in zahlreichen Branchen Anwendung. Es dient als Katalysator oder Katalysatorträger in verschiedenen chemischen Reaktionen, wie Reformierungs-, Oxidations- und Hydrierungsprozessen, und ermöglicht effizientere und selektivere Reaktionen. Außerdem machen seine große Oberfläche und seine elektrochemischen Eigenschaften es zu einem attraktiven Material für Energiespeicheranwendungen, einschließlich Lithium-Ionen-Batterien, Superkondensatoren und Brennstoffzellen.

Im Bereich der Sensoren wird Nickeloxid-Nanopulver aufgrund seiner Empfindlichkeit und seiner Fähigkeit, verschiedene Gase und Biomoleküle zu erkennen, in Gassensoren, Biosensoren und chemischen Sensoren eingesetzt. Darüber hinaus eignet es sich aufgrund seiner einzigartigen elektrischen und optischen Eigenschaften für den Einsatz in elektronischen Geräten, z. B. in resistiven Direktzugriffsspeichern (RRAM), Transistoren und optoelektronischen Geräten.

Nickeloxid-Nanopulver wird auch als Zusatzstoff in keramischen Materialien verwendet, um die mechanische Festigkeit, thermische Stabilität und andere Eigenschaften zu verbessern. Außerdem kann es als Schutzschicht auf verschiedene Oberflächen aufgetragen werden, um die Korrosionsbeständigkeit, die Verschleißfestigkeit und die Wärmeisolierung zu verbessern.

Spezifikationen und Qualitäten von Nickel-Oxid-Nanopulver

Spezifikation	Beschreibung
Reinheit	Normalerweise in Reinheiten von 99% bis 99,9% erhältlich
Partikelgröße	Erhältlich in verschiedenen Partikelgrößen, z. B. <50 nm, <100 nm und <200 nm
Fläche	Oberflächen von 10 m²/g bis über 100 m²/g
Morphologie	Sphärische, kubische oder unregelmäßige Formen
Dichte	Schüttdichte von 0,5 bis 1,5 g/cm³
Modifizierung der Oberfläche	Erhältlich mit verschiedenen Oberflächenmodifikationen für verbesserte Dispersion und Kompatibilität

Nickeloxid-Nanopulver ist in verschiedenen Spezifikationen und Qualitäten erhältlich, um die unterschiedlichen Anforderungen der verschiedenen Anwendungen zu erfüllen. Reinheitsgrade von 99% bis 99,9% sind üblich und gewährleisten eine hochwertige und gleichbleibende Leistung. Die Partikelgrößen werden in verschiedenen Bereichen angeboten, z. B. <50 nm, <100 nm und <200 nm, um den spezifischen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden.

Die Oberfläche ist ein entscheidender Parameter, wobei Nickeloxid-Nanopulver in der Regel mit Oberflächen von 10 m²/g bis über 100 m²/g erhältlich sind. Die Morphologie der Partikel kann variieren, einschließlich kugelförmiger, kubischer oder unregelmäßiger Formen, je nach Synthesemethode und gewünschten Eigenschaften.

Die Schüttdichte, ein wichtiger Faktor für die Handhabung und Verarbeitung, liegt für Nickeloxid-Nanopulver zwischen 0,5 und 1,5 g/cm³. Darüber hinaus sind Oberflächenmodifikationen verfügbar, um die Dispersion und die Kompatibilität mit verschiedenen Matrizen oder Verbundwerkstoffen zu verbessern.

Lieferanten und Preisgestaltung von Nickeloxid-Nanopulver

Anbieter	Preisspanne (USD/kg)
Sigma-Aldrich	$200 – $500
Strem Chemikalien	$150 – $400
Amerikanische Elemente	$100 – $350
Nanoamor	$150 – $450
US-Forschung Nanomaterialien	$120 – $300

Nickeloxid-Nanopulver ist bei verschiedenen Anbietern erhältlich, sowohl in kommerzieller als auch in Forschungsqualität. Die Preise können je nach Faktoren wie Reinheit, Partikelgröße, Oberfläche und Bestellmenge erheblich variieren. Im Allgemeinen sind kleinere Mengen pro Kilogramm teurer.

Sigma-Aldrich, ein führender Anbieter von Chemikalien und Materialien, bietet Nickeloxid-Nanopulver zu Preisen zwischen $200 und $500 pro Kilogramm an, je nach Spezifikation. Strem Chemicals, spezialisiert auf hochreine Materialien, bietet Nickeloxid-Nanopulver zu Preisen zwischen $150 und $400 pro Kilogramm an.

American Elements, ein renommierter Anbieter fortschrittlicher Materialien, bietet Nickeloxid-Nanopulver zu wettbewerbsfähigen Preisen von $100 bis $350 pro Kilogramm an. Nanoamor, ein Unternehmen, das sich auf Nanomaterialien spezialisiert hat, bietet Nickeloxid-Nanopulver zu Preisen zwischen $150 und $450 pro Kilogramm an, die den verschiedenen Anwendungsanforderungen gerecht werden.

US Research Nanomaterials, ein spezialisierter Anbieter von Nanomaterialien, bietet Nickeloxid-Nanopulver zu Preisen von $120 bis $300 pro Kilogramm an und ist damit eine kostengünstige Option für Forscher und Industrievertreter.

Es ist wichtig zu beachten, dass diese Preise Änderungen unterliegen und je nach Marktbedingungen, Nachfrage und anderen Faktoren variieren können. Darüber hinaus können bei einigen Anbietern Mengenrabatte und Sonderbestellungen möglich sein, die eine kostengünstigere Beschaffung für größere Anwendungen ermöglichen.

Vor- und Nachteile von Nickel-Oxid-Nanopulver

Profis	Nachteile
Hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen	Potenzielle Gesundheits- und Umweltprobleme
Erhöhte Reaktivität und katalytische Aktivität	Kostspielige Produktion und Verarbeitung
Verbesserte elektrochemische Eigenschaften	Herausforderungen durch Agglomeration und Dispersion
Einzigartige optische und elektronische Eigenschaften	Begrenzte Langzeitstabilität bei einigen Anwendungen
Abstimmbare Eigenschaften durch Oberflächenmodifikationen	Potenzielle Sicherheitsgefahren bei der Handhabung
Breites Spektrum von Anwendungen	Bedarf an speziellen Geräten und Einrichtungen

Wie jedes Material hat auch Nickeloxid-Nanopulver seine Vor- und Nachteile. Einer der Hauptvorteile ist sein großes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, was zu einer erhöhten Reaktivität und katalytischen Aktivität führt. Diese Eigenschaft macht es attraktiv für Anwendungen in der Katalyse, Energiespeicherung und Sensorik.

Darüber hinaus weist Nickeloxid-Nanopulver verbesserte elektrochemische Eigenschaften auf, wodurch es sich für den Einsatz in Batterien, Superkondensatoren und Brennstoffzellen eignet. Seine einzigartigen optischen und elektronischen Eigenschaften eröffnen auch Möglichkeiten in der Elektronik und Optoelektronik.

Ein weiterer Vorteil von Nickeloxid-Nanopulver ist die Möglichkeit, seine Eigenschaften durch Oberflächenmodifikationen einzustellen, was eine Anpassung an spezifische Anwendungen ermöglicht. Darüber hinaus trägt die breite Palette von Anwendungen in verschiedenen Branchen zu seiner Vielseitigkeit und seinem Wert bei.

Es gibt jedoch auch einige Nachteile im Zusammenhang mit Nickeloxid-Nanopulver. Potenzielle Gesundheits- und Umweltprobleme entstehen durch die geringe Größe der Nanopartikel, die bei unsachgemäßer Handhabung und Entsorgung Risiken bergen können. Die Herstellung und Verarbeitung von Nanomaterialien kann kostspielig sein, insbesondere bei großtechnischen Anwendungen.

Agglomeration und Dispersion sind häufige Probleme bei Nanopulvern, die ihre Leistung beeinträchtigen können und spezielle Techniken erfordern. Außerdem kann die Langzeitstabilität von Nickeloxid-Nanopulver bei bestimmten Anwendungen eingeschränkt sein, was sorgfältige Überlegungen und Tests erfordert.

Weitere Faktoren, die bei der Arbeit mit Nickeloxid-Nanopulver berücksichtigt werden müssen, sind potenzielle Sicherheitsrisiken bei der Handhabung und der Bedarf an speziellen Geräten und Einrichtungen. Korrekte Sicherheitsprotokolle und geeignete Einschließungsmaßnahmen sind entscheidend, um die Risiken zu mindern.

FAQs

Frage	Antwort
F: Was macht Nickeloxid-Nanopulver einzigartig?	A: Nickeloxid-Nanopulver weist aufgrund seiner geringen Partikelgröße und seines großen Oberflächen-Volumen-Verhältnisses einzigartige Eigenschaften auf, die zu einer erhöhten Reaktivität, katalytischen Aktivität und verbesserten elektrochemischen Eigenschaften führen.
F: Wie wird Nickeloxid-Nanopulver hergestellt?	A: Nickeloxid-Nanopulver kann durch verschiedene Synthesemethoden hergestellt werden, darunter chemische Gasphasenabscheidung, Sol-Gel-Verfahren, hydrothermale Synthese und Fällungstechniken. Die Wahl der Methode hängt von den gewünschten Eigenschaften ab, wie Partikelgröße, Morphologie und Reinheit.
F: Welche Sicherheitsbedenken gibt es im Zusammenhang mit Nickeloxid-Nanopulver?	A: Wie viele Nanomaterialien kann auch Nickeloxid-Nanopulver aufgrund seiner geringen Größe und erhöhten Reaktivität potenzielle Gesundheits- und Umweltrisiken bergen. Um diese Risiken zu minimieren, müssen ordnungsgemäße Handhabungs-, Einschließungs- und Entsorgungsverfahren befolgt werden.
F: Kann Nickeloxid-Nanopulver in Batterien verwendet werden?	A: Ja, Nickeloxid-Nanopulver wird aufgrund seiner großen Oberfläche und günstigen elektrochemischen Eigenschaften häufig als Elektrodenmaterial in Lithium-Ionen-Batterien und anderen Energiespeichern verwendet.
F: Wie wirkt sich die Partikelgröße von Nickeloxid-Nanopulver auf seine Leistung aus?	A: Die Partikelgröße von Nickeloxid-Nanopulver hat einen erheblichen Einfluss auf seine Leistung. Kleinere Partikelgrößen führen in der Regel zu einer größeren Oberfläche und Reaktivität, können aber auch Probleme in Bezug auf Agglomeration und Dispersion mit sich bringen.
F: Gibt es irgendwelche Einschränkungen bei den Anwendungen von Nickeloxid-Nanopulver?	A: Nickeloxid-Nanopulver hat zwar ein breites Anwendungsspektrum, aber seine langfristige Stabilität und Leistung kann in bestimmten Umgebungen oder unter bestimmten Bedingungen eingeschränkt sein. Außerdem können die Kosten und die für die Herstellung und Verarbeitung erforderliche Spezialausrüstung für einige Anwendungen einschränkende Faktoren sein.

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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

Metrisch	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).

Expertenmeinungen

• 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