Нанопорошок никеля: Свойства, производство и применение

Нанопорошок никеля представляет собой мелкий порошок частиц никеля, по крайней мере, один размер которого находится в диапазоне 1-100 нанометров. Нанопорошки обладают уникальными свойствами по сравнению с обычным порошком никеля благодаря небольшому размеру и большой площади поверхности. В этой статье представлен обзор нанопорошка никеля, его основных характеристик, методов производства, применения, поставщиков и стандартов.

Обзор нанопорошка никеля

Нанопорошок никеля состоит из частиц никеля, диаметр которых составляет менее 100 нм. Из-за наноразмера наночастицы никеля имеют чрезвычайно высокое соотношение площади поверхности к объему, что приводит к более высокой химической реакционной способности по сравнению с более крупными частицами никеля.

Некоторые из ключевых свойств нанопорошка никеля включают:

• Высокая чистота
• Равномерное распределение частиц по размерам
• Высокая удельная поверхность
• Улучшенные магнитные и каталитические свойства
• Может быть функционализирован для композитов.
• Поверхности без оксидов

Контроль размера, морфологии, состава и химии поверхности во время производства позволяет настраивать свойства нанопорошка никеля для различных применений.

Никелевый нанопорошок Типы

Состав нанопорошков никеля

Физические свойства

Магнитные свойства

Каталитические свойства

• Активный катализатор реакции выделения водорода (HER)
• Катализирует такие реакции, как гидрирование, риформинг, крекинг и т. д.
• Используется в качестве сокатализатора с такими металлами, как платина.

Методы производства

Существует несколько методов производства нанопорошка никеля с контролируемым размером и морфологией:

Физические методы

• Шаровое фрезерование – Механическое измельчение микрочастиц никеля в наночастицы
• Конденсация инертного газа – Испарение и конденсация никеля в инертной атмосфере

Мокрые химические методы

• Химическое сокращение – Восстановление солей никеля с использованием восстановителей.
• Электрохимическое осаждение – Электролитическое восстановление и осаждение ионов никеля
• Золь-гель процесс – Формируйте наночастицы, используя молекулярные предшественники

Другие методы

• Термическое разложение – Распад металлоорганических соединений-предшественников
• Микроволновой плазменный синтез – Испарение и быстрая конденсация никелевой плазмы

Сравнение методов производства нанопорошка никеля

Приложения

Нанопорошок никеля находит применение в следующих ключевых приложениях благодаря своим уникальным магнитным, каталитическим и механическим свойствам:

Промышленное применение

• Производство суперсплавов на основе никеля
• Производство токопроводящих покрытий и паст.
• Изготовление никелевых электродов для аккумуляторов.
• Катализаторы для производства водорода и реакций топливных элементов
• Катализатор для роста углеродных нанотрубок
• Создание никель-армированных полимерных нанокомпозитов
• Литье металлов под давлением сложных деталей
• Соединение материалов с использованием никелевых наножидкостей при сварке
• Магнитные устройства хранения данных

Энергетические приложения

• Электрокатализатор реакции выделения кислорода (ООР) при расщеплении воды
• Электрокаталитическая поддержка реакции восстановления кислорода (ORR) в топливных элементах
• Литий-ионные аккумуляторы – катоды NMC, богатые никелем, аноды
• Чернила для печати для гибкой электроники и фотоэлектрических систем
• Концентрированные солнечные энергосистемы с наножидкостями

Биомедицинские приложения

• Средства доставки лекарств и тераностические агенты
• Контрастные вещества для МРТ
• Гипертермические агенты для лечения опухолей
• Антимикробные нанопленки для медицинских изделий
• Биосенсоры на основе наночастиц никеля

Поставщики и ценообразование

Нанопорошок никеля продается многими специализированными химическими компаниями и производителями наноматериалов. Цена зависит от степени чистоты, объема производства, характеристик частиц и дополнительных настроек.

Цены варьируются от $50 за грамм до $500 за килограмм в зависимости от требуемого количества и чистоты. Нанопорошок исследовательского класса с чистотой 99,9% обычно дороже, в то время как заказы на большие объемы для промышленного использования предусматривают скидки.

Стандарты и безопасность

Обращение с нанопорошком никеля требует стандартных протоколов безопасности, аналогичных другим сухим наноматериалам. Ключевые стандарты включают в себя:

• ISO 21363:2007 – Методы определения характеристик образцов нанопорошков.
• ASTM B822 – Стандартный метод определения размера частиц с использованием малоуглового рассеяния рентгеновских лучей.
• ANSI Z399.1 – Процедуры безопасного обращения с наноматериалами

Наночастицы никеля демонстрируют уровень токсичности от легкой до умеренной и требуют использования пылезащитных масок, перчаток, закрытых помещений и вентиляции во время обработки. Вдыхание является основным путем воздействия.

Вопросы и ответы

Что такое нанопорошок никеля сделано из?

Нанопорошок никеля состоит из частиц никеля (Ni) диаметром от 1 до 100 нм. Они имеют высокую степень чистоты до 99,9%, а также небольшое количество углерода и кислорода.

Для чего используется нанопорошок никеля?

Нанопорошок никеля находит применение в качестве катализаторов, аккумуляторных материалов, проводящих добавок, магнитных устройств, упрочнителей сплавов, биомедицинских агентов и для соединения.

В чем особенность нанопорошка никеля?

Наноразмерный размер обеспечивает более высокую площадь поверхности, поверхностную реакционную способность, механическую прочность, оптическое поглощение, электрическую/тепловую проводимость по сравнению с частицами микронного размера.

В чем разница между нанопорошком никеля и микропорошком никеля?

Частицы нанопорошка никеля имеют размер менее 100 нм, а частицы микропорошка никеля - от 100 нм до 1 микрона. Нанопорошки демонстрируют превосходство в катализе, магнетизме и оптике благодаря квантовым эффектам.

Является ли нанопорошок никеля токсичным?

Наночастицы никеля проявляют умеренную токсичность при вдыхании или контакте с кожей. Необходимо использовать соответствующие СИЗ и протоколы обращения. Пероральная токсичность ниже, но следует избегать приема внутрь.

Сколько стоит нанопорошок никеля?

Нанопорошок никеля стоит от $50 до $500 за грамм в зависимости от чистоты, диапазона размеров частиц, поверхностного покрытия и объемов закупок. Порошок промышленного класса размером 50 нм доступен по цене $30 за грамм.

Какой метод получения наночастиц никеля лучше всего?

Химическое восстановление является наиболее распространенным методом, позволяющим контролировать размер, форму и кристаллическую фазу наночастиц. Альтернативными масштабируемыми подходами являются шаровое измельчение, термическое разложение и плазменный синтез.

В чем разница между нанопорошком никеля и нанопорошком оксида никеля?

Нанопорошок никеля содержит чистый металлический никель, а порошок оксида никеля состоит из наночастиц оксида никеля (NiO), которые обладают различными оптическими, электрическими и магнитными характеристиками.

В чем опасность нанопорошка никеля?

Основная опасность горючего порошка заключается в воздействии на кожу, глаза, дыхательную систему. В зависимости от воздействия он может вызвать раздражение, воспаление, фиброз. Наличие соответствующих СИЗ, вентиляции и СОП является обязательным.

Является ли нанопорошок никеля гидрофильным или гидрофобным?

Чистый нанопорошок никеля обладает гидрофобной природой. Но поверхностное окисление или функционализация другими соединениями может придать гидрофильный характер, необходимый для нанокомпозитов и биомедицинского использования.

узнать больше о процессах 3D-печати