Nanopoudre de nickel : Propriétés, production et applications
Table des matières
Nanopoudre de nickel est une fine poudre de particules de nickel dont au moins une dimension est comprise entre 1 et 100 nanomètres. Les nanopoudres présentent des propriétés uniques par rapport à la poudre de nickel ordinaire en raison de leur petite taille et de leur surface spécifique élevée. Cet article donne un aperçu de la nanopoudre de nickel, de ses principales caractéristiques, méthodes de production, applications, fournisseurs et normes.
Présentation de la nanopoudre de nickel
La nanopoudre de nickel est composée de particules de nickel dont le diamètre des particules est inférieur à 100 nm. En raison de leur taille nanométrique, les nanoparticules de nickel ont un rapport surface/volume extrêmement élevé, ce qui donne lieu à une réactivité chimique plus élevée que les particules de nickel plus grosses.
Certaines des propriétés clés de la nanopoudre de nickel comprennent :
- Haute pureté
- Distribution uniforme de la taille des particules
- Surface spécifique élevée
- Propriétés magnétiques et catalytiques améliorées
- Peut être fonctionnalisé pour les composites
- Surfaces sans oxyde
Le contrôle de la taille, de la morphologie, de la composition et de la chimie de la surface pendant la production permet de personnaliser les propriétés des nanopoudres de nickel pour différentes applications.
Nanopoudre de nickel Les types
| Type | Description |
|---|---|
| Nanopoudre de nickel | Nanoparticules de nickel métallique pur |
| Nanopoudre d'oxyde de nickel | Nanoparticules d'oxyde de nickel (NiO) |
| Nanopoudre de nickel-cobalt | Alliage de nickel et de cobalt |
| Nanopoudre de cuivre et de nickel | Alliage de nickel et de cuivre |
Composition des nanopoudres de nickel
| Élément | Gamme de pureté |
|---|---|
| Nickel (Ni) | 99% à 99.9% |
| Carbone (C) | < 1% |
| Oxygène (O) | < 1% |
Propriétés physiques
| Propriété | Description |
|---|---|
| Couleur | Poudre noire |
| Densité | 8,9 g/cc à 25°C |
| Point de fusion | 1455°C |
| Point d'ébullition | 2913°C |
| Structure cristalline | Cubique (centrée sur la face) |
Propriétés magnétiques
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Magnétisation à saturation | 55 émeu/g |
| Coercitivité | 100 à 400 Oe |
| Température de Curie | 358°C |
Propriétés catalytiques
- Catalyseur actif pour la réaction de dégagement d'hydrogène (HER)
- Catalyse des réactions comme l'hydrogénation, le reformage, le craquage, etc.
- Utilisé comme co-catalyseur avec des métaux comme le platine
Méthodes de production
Il existe plusieurs méthodes utilisées pour produire des nanopoudres de nickel de taille et de morphologie contrôlées :
Méthodes physiques
- Fraisage à billes – Broyage mécanique de microparticules de nickel en nanoparticules
- Condensation de gaz inerte – Vaporisation et condensation du nickel en atmosphère inerte
Méthodes chimiques humides
- Réduction chimique – Réduction des sels de nickel à l’aide d’agents réducteurs
- Dépôt électrochimique – Réduction électrolytique et dépôt d’ions nickel
- Procédé Sol-Gel – Former des nanoparticules à l’aide de précurseurs moléculaires
Autres méthodes
- Décomposition thermique – Décomposition des composés précurseurs organométalliques
- Synthèse de plasma micro-ondes – Évaporation et condensation rapide du plasma de nickel
Comparaison des méthodes de production de nanopoudres de nickel
| Méthode | Évolutivité | La pureté | Distribution de la taille des particules |
|---|---|---|---|
| Fraisage à billes | Haut | Modéré | Large |
| Condensation de gaz inerte | Modéré | Haut | Étroite |
| Réduction chimique | Haut | Haut | Modéré |
| Dépôt électrochimique | Faible | Haut | Étroite |
| Procédé Sol-Gel | Faible | Modéré | Large |
Applications
Nanopoudre de nickel est utilisé dans les applications clés suivantes en raison de leurs propriétés magnétiques, catalytiques et mécaniques uniques :
Applications industrielles
- Fabrication de superalliages à base de nickel
- Production de revêtements et de pâtes conductrices
- Fabrication d'électrodes de nickel pour batteries
- Catalyseurs pour la production d'hydrogène et les réactions des piles à combustible
- Support catalyseur pour la croissance des nanotubes de carbone
- Fabriquer des nanocomposites polymères renforcés de nickel
- Moulage par injection de métal de pièces complexes
- Assemblage de matériaux à l'aide de nanofluides de nickel lors du soudage
- Dispositifs de stockage de données magnétiques
Applications énergétiques
- Électrocatalyseur pour la réaction de dégagement d'oxygène (OER) dans la division de l'eau
- Support électrocatalyseur pour la réaction de réduction de l'oxygène (ORR) dans les piles à combustible
- Batteries Li-ion – cathodes NMC riches en nickel, anodes
- Encres imprimables pour l'électronique flexible et les photovoltaïques
- Systèmes d'énergie solaire concentrée avec nanofluides
Applications biomédicales
- Véhicules de distribution de médicaments et agents théranostiques
- Agents de contraste pour l'imagerie IRM
- Agents d'hyperthermie pour le traitement des tumeurs
- Nanofilms antimicrobiens pour dispositifs médicaux
- Biocapteurs à base de nanoparticules de nickel
Fournisseurs et prix
La nanopoudre de nickel est vendue par de nombreuses entreprises chimiques spécialisées et fabricants de nanomatériaux. Le prix dépend des degrés de pureté, du volume de production, des caractéristiques des particules et d'une personnalisation supplémentaire.
| Fournisseur | Description | Prix |
|---|---|---|
| Recherche américaine Nanomatériaux | 99,9% pur, <50nm | $70/g |
| Éléments américains | Ni pur 99,5%, 10-30 nm | $100/g |
| Nanoshel | 99,9% pur, 30-60 nm | $50/g |
| Hongwu International | 98% pur, 50g minimum | $30/g |
| Nanographie Nano Technologie | 99.7% pur, dispersé | $500/kg |
Les prix varient de $50 par gramme à $500 par kilogramme en fonction de la quantité et de la pureté requises. La nanopoudre de qualité recherche avec une pureté de 99,9% est généralement plus chère, tandis que les commandes en gros volume destinées à un usage industriel bénéficient de réductions.
Normes et sécurité
La manipulation des nanopoudres de nickel nécessite des protocoles de sécurité standard similaires à ceux d’autres nanomatériaux secs. Les normes clés comprennent :
- ISO 21363:2007 – Méthodes de caractérisation des échantillons de nanopoudres
- ASTM B822 – Méthode de test standard pour la taille des particules utilisant la diffusion des rayons X aux petits angles
- ANSI Z399.1 – Procédures de manipulation sécuritaire des nanomatériaux
Les nanoparticules de nickel présentent des niveaux de toxicité légers à modérés et nécessitent des masques anti-poussière, des gants, une opération fermée et une ventilation pendant le traitement. L'inhalation est la principale voie d'exposition.
FAQ
Qu'est-ce que nanopoudre de nickel fait de?
La nanopoudre de nickel est constituée de particules de nickel (Ni) d'un diamètre compris entre 1 et 100 nm. Ils ont des niveaux de pureté élevés allant jusqu'à 99,9% ainsi que des quantités mineures de carbone et d'oxygène.
A quoi sert la nanopoudre de nickel ?
La nanopoudre de nickel a des applications comme catalyseurs, matériaux de batterie, additifs conducteurs, dispositifs magnétiques, renforçateurs d'alliages, agents biomédicaux et pour l'assemblage.
Quelle est la particularité de la nanopoudre de nickel ?
La taille nanométrique confère une surface spécifique, une réactivité de surface, une résistance mécanique, une absorption optique et une conductivité électrique/thermique plus élevées par rapport aux particules à l'échelle micronique.
Quelle est la différence entre la nanopoudre de nickel et la micropoudre de nickel ?
Les particules de nanopoudre de nickel mesurent moins de 100 nm, tandis que les particules de micropoudre de nickel mesurent entre 100 nm et 1 micron. Les nanopoudres présentent une catalyse, un magnétisme et une optique supérieurs en raison des effets quantiques.
La nanopoudre de nickel est-elle toxique ?
Les nanoparticules de nickel présentent une toxicité modérée par inhalation ou par contact cutané. Des EPI et des protocoles de manipulation appropriés doivent être utilisés. La toxicité orale est moindre mais l'ingestion doit être évitée.
Combien coûte la nanopoudre de nickel ?
La nanopoudre de nickel coûte environ $50 à $500 par gramme en fonction de la pureté, de la plage granulométrique, des revêtements de surface et des volumes d'achat. Une poudre 50 nm de qualité industrielle est disponible pour $30 par gramme.
Quelle est la meilleure méthode pour produire des nanoparticules de nickel ?
La réduction chimique est la méthode la plus courante permettant de contrôler la taille, la forme et la phase cristalline des nanoparticules. D’autres approches évolutives sont le broyage à boulets, la décomposition thermique et la synthèse plasma.
Quelle est la différence entre la nanopoudre de nickel et la nanopoudre d’oxyde de nickel ?
La nanopoudre de nickel contient du nickel métallique pur tandis que la poudre d'oxyde de nickel est composée de nanoparticules d'oxyde de nickel (NiO) qui présentent différentes caractéristiques optiques, électriques et magnétiques.
Quels sont les dangers de la nanopoudre de nickel ?
En tant que poudre combustible, le principal danger est l'exposition de la peau, des yeux et du système respiratoire. Il peut provoquer des irritations, des inflammations, des fibroses selon l'exposition. Un EPI approprié, une ventilation et des SOP sont obligatoires.
La nanopoudre de nickel est-elle hydrophile ou hydrophobe ?
La nanopoudre de nickel pur présente une nature hydrophobe. Mais l’oxydation de surface ou la fonctionnalisation avec d’autres composés peuvent conférer un caractère hydrophile essentiel aux nanocomposites et à l’usage biomédical.
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