Nanoproszek niklu: Właściwości, produkcja i zastosowania

Nickel nanopowder is a fine powder of nickel particles with at least one dimension in the 1-100 nanometer range. Nanopowders exhibit unique properties compared to ordinary nickel powder due to their small size and high surface area. This article provides an overview of nickel nanopowder, its key characteristics, production methods, applications, suppliers, and standards.

Overview of Nickel Nanopowder

Nickel nanopowder is composed of nickel particles where the particle diameters are less than 100nm. Due to the nanoscale size, nickel nanoparticles have an extremely high surface area to volume ratio which gives rise to higher chemical reactivity compared to larger nickel particles.

Some of the key properties of nickel nanopowder include:

• Wysoka czystość
• Jednolity rozkład wielkości cząstek
• High specific surface area
• Enhanced magnetic and catalytic properties
• Can be functionalized for composites
• Oxide-free surfaces

Controlling the size, morphology, composition and surface chemistry during production allows customization of nickel nanopowder properties for different applications.

Nanoproszek niklu Rodzaje

Typ	Opis
Nickel nanopowder	Pure metallic nickel nanoparticles
Nanoproszek tlenku niklu	Nickel oxide (NiO) nanoparticles
Nickel cobalt nanopowder	Alloy of nickel and cobalt
Nickel copper nanopowder	Alloy of nickel and copper

Composition of Nickel Nanopowders

Element	Purity Range
Nikiel (Ni)	99% do 99.9%
Węgiel (C)	< 1%
Tlen (O)	< 1%

Właściwości fizyczne

Nieruchomość	Opis
Kolor	Black powder
Gęstość	8.9 g/cc at 25°C
Temperatura topnienia	1455°C
Boiling point	2913°C
Struktura krystaliczna	Cubic (face-centered)

Właściwości magnetyczne

Nieruchomość	Wartość
Saturation magnetization	55 emu/g
Coercivity	100 to 400 Oe
Temperatura Curie	358°C

Catalytic Properties

• Active catalyst for hydrogen evolution reaction (HER)
• Catalyzes reactions like hydrogenation, reforming, cracking etc.
• Used as co-catalyst with metals like platinum

Metody produkcji

There are several methods used to produce nickel nanopowder with controlled size and morphology:

Physical Methods

• Ball Milling – Mechanical grinding of nickel microparticles into nanoparticles
• Kondensacja gazu obojętnego – Vaporization and condensation of nickel in inert atmosphere

Wet Chemical Methods

• Redukcja chemiczna – Reduction of nickel salts using reducing agents
• Electrochemical Deposition – Electrolytic reduction and deposition of nickel ions
• Sol-Gel Process – Form nanoparticles using molecular precursors

Inne metody

• Rozkład termiczny – Breakdown of organometallic precursor compounds
• Microwave Plasma Synthesis – Evaporation and rapid condensation of nickel plasma

Nickel Nanopowder Production Methods Comparison

Metoda	Skalowalność	Czystość	Rozkład wielkości cząstek
Ball Milling	Wysoki	Umiarkowany	Szeroki
Kondensacja gazu obojętnego	Umiarkowany	Wysoki	Wąski
Redukcja chemiczna	Wysoki	Wysoki	Umiarkowany
Electrochemical Deposition	Niski	Wysoki	Wąski
Sol-Gel Process	Niski	Umiarkowany	Szeroki

Zastosowania

Nickel nanopowder finds use in the following key applications due to their unique magnetic, catalytic and mechanical properties:

Zastosowania przemysłowe

• Manufacturing nickel-based superalloys
• Producing conductive coatings and pastes
• Fabricating nickel electrodes for batteries
• Catalysts for hydrogen production and fuel cell reactions
• Catalyst support for carbon nanotube growth
• Making nickel-reinforced polymer nanocomposites
• Metal injection molding of complex parts
• Joining materials using nickel nanofluids in welding
• Magnetic data storage devices

Aplikacje energetyczne

• Electrocatalyst for oxygen evolution reaction (OER) in water splitting
• Electrocatalyst support for oxygen reduction reaction (ORR) in fuel cells
• Li-ion batteries – nickel rich NMC cathodes, anodes
• Printable inks for flexible electronics and PVs
• Concentrated solar power systems with nanofluids

Zastosowania biomedyczne

• Drug delivery vehicles and theranostic agents
• Contrast agents for MRI imaging
• Hyperthermia agents for tumor treatment
• Antimicrobial nanofilms for medical devices
• Biosensors based on nickel nanoparticles

Dostawcy i ceny

Nickel nanopowder is sold by many specialty chemical companies and nanomaterial manufacturers. Pricing depends on purity grades, production volume, particle characteristics and additional customization.

Dostawca	Opis	Cena
Amerykańskie badania nad nanomateriałami	99.9% pure, <50nm	$70/g
Elementy amerykańskie	99.5% pure Ni, 10-30nm	$100/g
Nanoshel	99.9% pure, 30-60nm	$50/g
Hongwu International	98% pure, 50g minimum	$30/g
Nanografi Nano Technology	99.7% pure, dispersion	$500/kg

Pricing ranges from $50 per gram to $500 per kilogram based on quantity and purity required. Research grade nanopowder with 99.9% purity is generally pricier while large volume orders for industrial use carry discounts.

Standards and Safety

Nickel nanopowder handling requires standard safety protocols similar to other dry nanomaterials. Key standards include:

• ISO 21363:2007 – Methods for characterizing nanopowder samples
• ASTM B822 – Standard test method for particle size using small angle X-ray scattering
• ANSI Z399.1 – Safe handling procedures for nanomaterials

Nickel nanoparticles exhibit slight to moderate toxicity levels and require dust masks, gloves, enclosed operation and ventilation during processing. Inhalation is the primary exposure route.

Najczęściej zadawane pytania

Co to jest nanoproszek niklu made of?

Nickel nanopowder consists of nickel (Ni) particles with diameters between 1-100 nm. They have high purity levels up to 99.9% along with minor amounts of carbon and oxygen.

What is nickel nanopowder used for?

Nickel nanopowder has applications as catalysts, battery materials, conductive additives, magnetic devices, alloy strengtheners, biomedical agents, and for joining.

What is special about nickel nanopowder?

The nanoscale size imparts higher surface area, surface reactivity, mechanical strength, optical absorption, electrical/thermal conductivity relative to micron-scale particles.

What is the difference between nickel nanopowder and nickel micropowder?

Nickel nanopowder particles are less than 100 nm while nickel micropowder particles range from 100 nm to 1 micron. Nanopowders show superior catalysis, magnetics, optics due to quantum effects.

Is nickel nanopowder toxic?

Nickel nanoparticles exhibit moderate toxicity via inhalation or skin contact. Proper PPE and handling protocols must be used. Oral toxicity is lower but ingestion should be avoided.

Ile kosztuje nanoproszek niklowy?

Nanoproszek niklu kosztuje około $50 do $500 za gram w zależności od czystości, zakresu wielkości cząstek, powłok powierzchniowych i wielkości zakupu. Przemysłowy proszek o wielkości 50 nm jest dostępny w cenie $30 za gram.

Jaka jest najlepsza metoda produkcji nanocząstek niklu?

Redukcja chemiczna jest najbardziej powszechną metodą pozwalającą kontrolować rozmiar, kształt i fazę krystaliczną nanocząstek. Alternatywnymi skalowalnymi metodami są mielenie kulowe, rozkład termiczny i synteza plazmowa.

Jaka jest różnica między nanoproszkiem niklu a nanoproszkiem tlenku niklu?

Nanoproszek niklu zawiera czysty metaliczny nikiel, podczas gdy proszek tlenku niklu składa się z nanocząstek tlenku niklu (NiO), które wykazują różne właściwości optyczne, elektryczne i magnetyczne.

Jakie są zagrożenia związane z nanoproszkiem niklu?

Jako łatwopalny proszek, głównym zagrożeniem jest narażenie skóry, oczu i układu oddechowego. Może powodować podrażnienia, stany zapalne i zwłóknienia w zależności od stopnia narażenia. Odpowiednie środki ochrony indywidualnej, wentylacja, SPO są obowiązkowe.

Czy nanoproszek niklu jest hydrofilowy czy hydrofobowy?

Czysty nanoproszek niklu wykazuje charakter hydrofobowy. Jednak utlenianie powierzchni lub funkcjonalizacja innymi związkami może nadać hydrofilowy charakter niezbędny do nanokompozytów i zastosowań biomedycznych.

poznaj więcej procesów druku 3D