Nikkel nanopoeder: Eigenschappen, productie en toepassingen

Nikkel nanopoeder is een fijn poeder van nikkeldeeltjes met minstens één dimensie in het bereik van 1-100 nanometer. Nanopoeders vertonen unieke eigenschappen in vergelijking met gewoon nikkelpoeder door hun kleine afmetingen en hoge oppervlakte. Dit artikel geeft een overzicht van nikkelnanopoeders, de belangrijkste kenmerken, productiemethoden, toepassingen, leveranciers en normen.

Overzicht van nikkel nanopoeder

Nikkelnanopoeder bestaat uit nikkeldeeltjes met een deeltjesdiameter van minder dan 100 nm. Door de nanoschaalgrootte hebben nikkel nanodeeltjes een extreem hoge oppervlakte-volumeverhouding die leidt tot een hogere chemische reactiviteit in vergelijking met grotere nikkeldeeltjes.

Enkele van de belangrijkste eigenschappen van nikkelnanopoeders zijn:

• Hoge zuiverheid
• Uniforme deeltjesgrootteverdeling
• Hoog specifiek oppervlak
• Verbeterde magnetische en katalytische eigenschappen
• Kan worden gefunctionaliseerd voor composieten
• Oxidevrije oppervlakken

Door de grootte, morfologie, samenstelling en oppervlaktechemie tijdens de productie te controleren, kunnen de eigenschappen van nikkelnanopoeders worden aangepast voor verschillende toepassingen.

Nikkel nanopoeder Soorten

Samenstelling van nikkel nanopoeders

Fysieke eigenschappen

Magnetische eigenschappen

Katalytische eigenschappen

• Actieve katalysator voor waterstofevolutiereactie (HER)
• Katalyseert reacties zoals hydrogenering, reforming, kraken enz.
• Gebruikt als co-katalysator met metalen zoals platina

Productie methodes

Er worden verschillende methoden gebruikt om nikkelnanopoeders met gecontroleerde grootte en morfologie te produceren:

Fysieke methoden

• Kogel frezen - Mechanisch vermalen van nikkelmicrodeeltjes tot nanodeeltjes
• Inerte gascondensatie - Verdamping en condensatie van nikkel in inerte atmosfeer

Natte chemische methoden

• Chemische reductie - Reductie van nikkelzouten met behulp van reductiemiddelen
• Elektrochemische Afzetting - Elektrolytische reductie en depositie van nikkelionen
• Sol-Gel proces - Nanodeeltjes vormen met moleculaire precursors

Andere methoden

• Thermische ontleding - Afbraak van organometallische precursorverbindingen
• Microgolfplasmasynthese - Verdamping en snelle condensatie van nikkelplasma

Nikkel nanopoeder productiemethoden vergelijking

Toepassingen

Nikkel nanopoeder worden gebruikt in de volgende belangrijke toepassingen dankzij hun unieke magnetische, katalytische en mechanische eigenschappen:

Industriële toepassingen

• Productie van superlegeringen op basis van nikkel
• Het produceren van geleidende coatings en pasta's
• Fabricage van nikkelelektroden voor batterijen
• Katalysatoren voor waterstofproductie en brandstofcelreacties
• Katalysatorondersteuning voor de groei van koolstofnanobuizen
• Nikkelversterkte polymeer nanocomposieten maken
• Spuitgieten van complexe metalen onderdelen
• Verbinden van materialen met behulp van nikkel-nanovloeistoffen bij het lassen
• Magnetische gegevensopslagapparaten

Energietoepassingen

• Elektrokatalysator voor zuurstofevolutiereactie (OER) bij watersplitsing
• Elektrokatalysatorondersteuning voor zuurstofreductiereactie (ORR) in brandstofcellen
• Li-ion-batterijen - nikkelrijke NMC-kathoden, anoden
• Bedrukbare inkten voor flexibele elektronica en PV's
• Geconcentreerde zonne-energiesystemen met nanovloeistoffen

Biomedische toepassingen

• Medicijntoedieningsstoffen en theranostische agentia
• Contrastmiddelen voor MRI-beeldvorming
• Hyperthermiemiddelen voor de behandeling van tumoren
• Antimicrobiële nanofilms voor medische hulpmiddelen
• Biosensoren op basis van nikkel nanodeeltjes

Leveranciers en prijzen

Nikkel nanopoeder wordt verkocht door veel gespecialiseerde chemische bedrijven en nanomateriaal fabrikanten. De prijs is afhankelijk van de zuiverheidsgraad, het productievolume, de deeltjeskenmerken en extra maatwerk.

De prijzen variëren van $50 per gram tot $500 per kilogram, afhankelijk van de hoeveelheid en zuiverheid. Nanopoeder van onderzoekskwaliteit met een zuiverheid van 99,9% is over het algemeen duurder, terwijl bestellingen van grote hoeveelheden voor industrieel gebruik kortingen opleveren.

Normen en veiligheid

Voor het hanteren van nikkel-nanopoeders zijn standaard veiligheidsprotocollen nodig die vergelijkbaar zijn met andere droge nanomaterialen. De belangrijkste normen zijn onder andere:

• ISO 21363:2007 - Methoden voor de karakterisering van nanopoedermonsters
• ASTM B822 - Standaardbeproevingsmethode voor deeltjesgrootte met röntgenverstrooiing onder een kleine hoek
• ANSI Z399.1 - Veilige omgang met nanomaterialen

Nikkel nanodeeltjes vertonen een lichte tot matige toxiciteit en vereisen stofmaskers, handschoenen, gesloten werking en ventilatie tijdens de verwerking. Inademing is de primaire blootstellingsroute.

Veelgestelde vragen

Wat is nikkel nanopoeder van gemaakt?

Nikkelnanopoeder bestaat uit nikkel (Ni)-deeltjes met diameters tussen 1-100 nm. Ze hebben een hoge zuiverheidsgraad tot 99,9% samen met kleine hoeveelheden koolstof en zuurstof.

Waar wordt nikkelnanopoeder voor gebruikt?

Nikkelnanopoeders hebben toepassingen als katalysatoren, batterijmaterialen, geleidende additieven, magnetische apparaten, versterkers van legeringen, biomedische middelen en voor verbindingen.

Wat is er zo speciaal aan nikkelnanopoeders?

De nanoschaalgrootte zorgt voor een groter oppervlak, oppervlaktereactiviteit, mechanische sterkte, optische absorptie en elektrische/thermische geleidbaarheid in vergelijking met deeltjes op micronschaal.

Wat is het verschil tussen nikkel-nanopoeder en nikkel-micropoeder?

Nikkelnanopoederdeeltjes zijn kleiner dan 100 nm, terwijl nikkelmicropoederdeeltjes variëren van 100 nm tot 1 micron. Nanopoeders vertonen superieure katalyse, magnetisme en optica dankzij kwantumeffecten.

Is nikkelnanopoeder giftig?

Nikkel nanodeeltjes vertonen een matige toxiciteit bij inademing of contact met de huid. De juiste persoonlijke beschermingsmiddelen en hanteringsprotocollen moeten worden gebruikt. De orale toxiciteit is lager, maar inslikken moet worden vermeden.

Hoeveel kost nikkel-nanopoeder?

Nikkelnanopoeder kost ongeveer $50 tot $500 per gram op basis van zuiverheid, deeltjesgrootte, oppervlaktecoatings en aankoopvolumes. 50 nm poeder van industriële kwaliteit is verkrijgbaar voor $30 per gram.

Wat is de beste methode om nikkel nanodeeltjes te produceren?

Chemische reductie is de meest gebruikelijke methode die controle over de grootte, vorm en kristalfase van nanodeeltjes mogelijk maakt. Alternatieve schaalbare benaderingen zijn kogelmalen, thermische ontbinding en plasmasynthese.

Wat is het verschil tussen nikkelnanopoeders en nikkeloxidenanopoeders?

Nikkelnanopoeder bevat zuiver metallisch nikkel, terwijl nikkeloxidepoeder is samengesteld uit nikkeloxide (NiO) nanodeeltjes die verschillende optische, elektrische en magnetische eigenschappen vertonen.

Wat zijn de gevaren van nikkelnanopoeders?

Als brandbaar poeder is blootstelling aan de huid, ogen en luchtwegen het grootste gevaar. Afhankelijk van de blootstelling kan het irritatie, ontsteking en fibrose veroorzaken. Passende persoonlijke beschermingsmiddelen (PPE), ventilatie en SOP's zijn verplicht.

Is nikkel nanopoeder hydrofiel of hydrofoob?

Zuiver nikkelnanopoeders hebben een hydrofobe aard. Maar oxidatie van het oppervlak of functionalisatie met andere verbindingen kan een hydrofiel karakter geven dat essentieel is voor nanocomposieten en biomedisch gebruik.

ken meer 3D-printprocessen