Nanopulver av nickeloxid

Nanopulver av nickeloxid är ett unikt och mycket eftertraktat material som har fått betydande uppmärksamhet i olika branscher på grund av dess exceptionella egenskaper och omfattande applikationer. I den här omfattande artikeln kommer vi att fördjupa oss i den fascinerande världen av nickeloxid nanopulver och utforska dess sammansättning, egenskaper, applikationer och de senaste framstegen inom detta område.

Översikt över nanopulver av nickeloxid

Nickeloxidnanopulver är en nanostrukturerad form av nickeloxid (NiO), en förening som består av nickel- och syreatomer. På nanoskalan uppvisar dessa partiklar unika egenskaper som skiljer sig från deras motsvarigheter i bulk, vilket gör dem mycket önskvärda för en mängd olika applikationer. Nanopulver kännetecknas av att de har en otroligt liten partikelstorlek, vanligen mellan 1 och 100 nanometer (nm) i minst en dimension.

En av de viktigaste fördelarna med nanopulver av nickeloxid är det höga förhållandet mellan yta och volym, vilket leder till ökad reaktivitet och förbättrad prestanda i katalytiska processer, energilagringssystem och sensortillämpningar. Dessutom leder nanomaterialens unika egenskaper ofta till förbättrad mekanisk hållfasthet, termisk stabilitet och optiska egenskaper jämfört med konventionella material.

Sammansättning och egenskaper hos Nanopulver av nickeloxid

Fastighet	Beskrivning
Kemisk formel	NiO
Färg	Grön
Kristallstruktur	Ytcentrerad kubisk (fcc) eller bergsaltstruktur
Partikelstorlek	Typiskt 1 till 100 nm
Yta	Stor yta, ofta mer än 100 m²/g
Elektrisk konduktivitet	Halvledare
Magnetiska egenskaper	Antiferromagnetisk
Termisk stabilitet	Stabilt upp till höga temperaturer

Nickeloxid nanopulver uppvisar en distinkt grön färg på grund av sin unika elektroniska struktur. Det kristalliserar i en ansiktscentrerad kubisk (fcc) eller bergsaltstruktur, där nickel- och syreatomer är ordnade i ett kubiskt mönster. Den lilla partikelstorleken och den höga ytarean bidrar till den förbättrade reaktiviteten och prestandan hos nickeloxidnanopulver i olika applikationer.

Industriella tillämpningar av nanopulver av nickeloxid

Tillämpning	Beskrivning
Katalys	Används som katalysator eller katalysatorstöd i olika kemiska reaktioner, t.ex. reformerings-, oxidations- och hydrogeneringsprocesser.
Lagring av energi	Används som elektrodmaterial i litiumjonbatterier, superkondensatorer och bränsleceller tack vare sin höga ytarea och sina elektrokemiska egenskaper.
Sensorer	Används i gassensorer, biosensorer och kemiska sensorer på grund av sin känslighet och förmåga att detektera olika gaser och biomolekyler.
Elektronik	Ingår i elektroniska apparater, t.ex. resistiva RAM-minnen (RRAM), transistorer och optoelektroniska apparater, på grund av sina unika elektriska och optiska egenskaper.
Keramik	Används som tillsats i keramiska material för att förbättra mekanisk styrka, termisk stabilitet och andra egenskaper.
Ytbeläggningar	Appliceras som en skyddande beläggning på olika ytor för att förbättra korrosionsbeständighet, slitstyrka och värmeisolering.

Nanopulver av nickeloxid används inom många olika branscher tack vare sina exceptionella egenskaper. Det fungerar som katalysator eller katalysatorstöd i olika kemiska reaktioner, såsom reformerings-, oxidations- och hydrogeneringsprocesser, vilket möjliggör effektivare och mer selektiva reaktioner. Dessutom gör den stora ytan och de elektrokemiska egenskaperna det till ett attraktivt material för energilagringsapplikationer, inklusive litiumjonbatterier, superkondensatorer och bränsleceller.

Inom sensorområdet används nanopulver av nickeloxid i gassensorer, biosensorer och kemiska sensorer på grund av dess känslighet och förmåga att detektera olika gaser och biomolekyler. Dessutom gör dess unika elektriska och optiska egenskaper det lämpligt för användning i elektroniska enheter, såsom resistivt slumpmässigt åtkomstminne (RRAM), transistorer och optoelektroniska enheter.

Nickeloxidnanopulver används också som tillsats i keramiska material för att förbättra mekanisk hållfasthet, termisk stabilitet och andra egenskaper. Dessutom kan det appliceras som en skyddande beläggning på olika ytor för att förbättra korrosionsbeständighet, slitstyrka och värmeisolering.

Specifikationer och kvaliteter för Nanopulver av nickeloxid

Specifikation	Beskrivning
Renhet	Vanligtvis tillgänglig i renheter från 99% till 99,9%
Partikelstorlek	Erbjuds i olika partikelstorlekar, t.ex. <50 nm, <100 nm och <200 nm
Yta	Ytor från 10 m²/g till över 100 m²/g
Morfologi	Sfäriska, kubiska eller oregelbundna former
Täthet	Bulkdensitet från 0,5 till 1,5 g/cm³
Modifiering av ytan	Finns med olika ytmodifieringar för förbättrad dispersion och kompatibilitet

Nickeloxidnanopulver finns i olika specifikationer och kvaliteter för att uppfylla de olika kraven i olika applikationer. Renhetsnivåer från 99% till 99,9% är vanliga, vilket säkerställer högkvalitativ och konsekvent prestanda. Partikelstorlekar erbjuds i olika intervall, t.ex. <50 nm, <100 nm och <200 nm, för att tillgodose specifika applikationsbehov.

Ytan är en avgörande parameter, och nanopulver av nickeloxid finns vanligtvis med ytor från 10 m²/g till över 100 m²/g. Partiklarnas morfologi kan variera, inklusive sfäriska, kubiska eller oregelbundna former, beroende på syntesmetod och önskade egenskaper.

Bulkdensiteten, som är en viktig faktor för hantering och bearbetning, varierar från 0,5 till 1,5 g/cm³ för nanopulver av nickeloxid. Dessutom finns ytmodifieringar tillgängliga för att förbättra dispersionen och kompatibiliteten med olika matriser eller kompositmaterial.

Leverantörer och prissättning av nickeloxidnanopulver

Leverantör	Prisintervall (USD/kg)
Sigma-Aldrich	$200 – $500
Strem Kemikalier	$150 – $400
Amerikanska element	$100 – $350
Nanoamor	$150 – $450
Amerikansk forskning Nanomaterial	$120 – $300

Nickeloxid nanopulver är allmänt tillgängligt från olika leverantörer, både kommersiella och forskningsklassade. Priserna kan variera avsevärt beroende på faktorer som renhet, partikelstorlek, ytarea och beställda kvantiteter. Generellt sett är mindre kvantiteter dyrare per kilogram.

Sigma-Aldrich, en ledande leverantör av kemikalier och material, erbjuder nickeloxid nanopulver till priser från $200 till $500 per kilogram, beroende på specifikationerna. Strem Chemicals, som specialiserar sig på material med hög renhet, erbjuder nickeloxidnanopulver till priser mellan $150 och $400 per kilogram.

American Elements, en välkänd leverantör av avancerade material, erbjuder nickeloxid nanopulver till konkurrenskraftiga priser från $100 till $350 per kilo. Nanoamor, ett företag med fokus på nanomaterial, erbjuder nickeloxid nanopulver till priser mellan $150 och $450 per kilogram, vilket tillgodoser olika applikationskrav.

US Research Nanomaterials, en specialiserad leverantör av nanomaterial, erbjuder nickeloxidnanopulver till priser från $120 till $300 per kilogram, vilket är ett kostnadseffektivt alternativ för forskare och branschfolk.

Det är viktigt att notera att dessa priser är föremål för ändringar och kan variera beroende på marknadsförhållanden, efterfrågan och andra faktorer. Dessutom kan bulkrabatter och anpassade beställningar vara tillgängliga från vissa leverantörer, vilket möjliggör mer kostnadseffektiva inköp för storskaliga applikationer.

För- och nackdelar med Nanopulver av nickeloxid

Proffs	Nackdelar
Hög ytarea i förhållande till volym	Potentiella hälso- och miljöproblem
Förbättrad reaktivitet och katalytisk aktivitet	Kostsam produktion och bearbetning
Förbättrade elektrokemiska egenskaper	Utmaningar i samband med agglomerering och dispergering
Unika optiska och elektroniska egenskaper	Begränsad långsiktig stabilitet i vissa tillämpningar
Avstämbara egenskaper genom ytmodifiering	Potentiella säkerhetsrisker vid hantering
Brett utbud av applikationer	Behov av specialiserad utrustning och anläggningar

Som alla material har nanopulver av nickeloxid sina fördelar och nackdelar. En av de största fördelarna är det höga förhållandet mellan yta och volym, vilket resulterar i förbättrad reaktivitet och katalytisk aktivitet. Denna egenskap gör det attraktivt för tillämpningar inom katalys, energilagring och avkänning.

Nanopulver av nickeloxid uppvisar dessutom förbättrade elektrokemiska egenskaper, vilket gör det lämpligt för användning i batterier, superkondensatorer och bränsleceller. Dess unika optiska och elektroniska egenskaper öppnar också upp för möjligheter inom elektronik och optoelektronik.

En annan fördel med nanopulver av nickeloxid är möjligheten att ställa in dess egenskaper genom ytmodifieringar, vilket möjliggör anpassning till specifika applikationer. Dessutom bidrar det breda utbudet av applikationer inom olika branscher till dess mångsidighet och värde.

Det finns dock också vissa nackdelar med nanopulver av nickeloxid. Potentiella hälso- och miljöproblem uppstår på grund av nanopartiklarnas ringa storlek, som kan utgöra risker om de inte hanteras och kasseras på rätt sätt. Produktion och bearbetning av nanomaterial kan vara kostsamt, särskilt för storskaliga tillämpningar.

Agglomerering och dispersion är vanliga problem med nanopulver, vilket kan påverka deras prestanda och kräva specialiserade tekniker för att hantera. Dessutom kan den långsiktiga stabiliteten hos nanopulver av nickeloxid vara begränsad i vissa tillämpningar, vilket kräver noggranna överväganden och tester.

Potentiella säkerhetsrisker under hanteringen och behovet av specialutrustning och anläggningar är andra faktorer som måste beaktas när man arbetar med nickeloxidnanopulver. Korrekta säkerhetsprotokoll och lämpliga inneslutningsåtgärder är avgörande för att minska riskerna.

Vanliga frågor

Fråga	Svar
F: Vad gör nanopulver av nickeloxid unikt?	A: Nanopulver av nickeloxid uppvisar unika egenskaper på grund av sin lilla partikelstorlek och sitt höga förhållande mellan yta och volym, vilket leder till ökad reaktivitet, katalytisk aktivitet och förbättrade elektrokemiska egenskaper.
F: Hur produceras nanopulver av nickeloxid?	A: Nickeloxidnanopulver kan produceras genom olika syntesmetoder, inklusive kemisk ångdeposition, sol-gel-processer, hydrotermisk syntes och utfällningstekniker. Valet av metod beror på de önskade egenskaperna, såsom partikelstorlek, morfologi och renhet.
F: Vilka säkerhetsproblem är förknippade med nanopulver av nickeloxid?	S: Liksom många andra nanomaterial kan nanopulver av nickeloxid utgöra potentiella hälso- och miljörisker på grund av sin ringa storlek och ökade reaktivitet. Korrekta förfaranden för hantering, inneslutning och bortskaffande måste följas för att minska dessa risker.
F: Kan nanopulver av nickeloxid användas i batterier?	A: Ja, nickeloxid nanopulver används ofta som ett elektrodmaterial i litiumjonbatterier och andra energilagringsenheter på grund av dess höga ytarea och gynnsamma elektrokemiska egenskaper.
F: Hur påverkar partikelstorleken hos nanopulver av nickeloxid dess prestanda?	S: Partikelstorleken hos nanopulver av nickeloxid har en betydande inverkan på dess prestanda. Mindre partikelstorlekar leder i allmänhet till ökad ytarea och reaktivitet, men kan också innebära utmaningar när det gäller agglomerering och dispersion.
F: Finns det några begränsningar för tillämpningarna av nickeloxidnanopulver?	S: Nanopulver av nickeloxid har ett brett användningsområde, men dess långsiktiga stabilitet och prestanda kan vara begränsad i vissa miljöer eller förhållanden. Dessutom kan kostnaden och den specialutrustning som krävs för produktion och bearbetning vara begränsande faktorer för vissa tillämpningar.

få veta mer om 3D-utskriftsprocesser

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

Metrisk	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).

Expertutlåtanden

• 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