冷凍干燥技術制備超細鎳粉及其機理研究.pdf

1、超細鎳粉在催化劑、磁性材料、燒結活化劑、導電漿料、電池材料、硬質合金粘結劑等方面具有廣闊的應用前景，已成為國內外新材料研究開發(fā)的熱點之一。近年來，冷凍干燥技術作為一種與環(huán)境協(xié)調友好的先進的粉末制備技術飛速發(fā)展。 本論文以分析純NiSO4、NaOH為原料，采用冷凍干燥技術成功的制備了50nm左右的球狀超細鎳粉，通過XRD、IR、FESEM、TEM、DSC等材料現代分析手段對產物進行了分析和表征，研究了超細鎳粉對高氯酸銨熱分解的催化

2、活性、前驅體的形成以及非晶態(tài)金屬鹽到晶態(tài)超細鎳粉的轉變過程。 冷凍干燥前驅體呈非晶態(tài)，有殘留的結晶水和氨，表面光滑，形貌主要為片狀和條柱狀，有少量六邊形態(tài)。在還原過程中，超細鎳粉首先從凍干前驅體的尖端等比表面能較大的地方析出；隨后前驅體的棱和表面逐漸析出大量的超細鎳粉；最后鎳粉顆粒替代整個前驅體，得到球狀超細鎳粉。XRD精確測定所得超細鎳粉的晶格常數為a=0.35288nm，比完整Ni單晶的晶格常數大，晶格發(fā)生了膨脹。

3、超細鎳粉對高氯酸銨熱分解有顯著的催化作用。添加5wt％和10％wt冷凍干燥技術制備的超細鎳粉的高氯酸銨，它們的高溫分解放熱峰溫度分別比純的高氯酸銨降低了63K和130K。 建立了快速冷凍條件下溶質粒子偏聚模型。認為快速冷凍階段包括低溫冷凍和空氣回溫兩個階段。當低溫冷凍時，水以冰的形式凍結，溶質則以鹽的形式析出，形成冰鹽兩相；冰相生長速率和溶質擴散速率決定了溶質鹽是否發(fā)生大的偏聚?？諝饣販貢r，非晶冰向晶態(tài)冰轉化，細小微晶粒鹽在冰的

4、結晶過程中會偏析到冰相界面，由于冰晶大小和形態(tài)不同導致夾雜在其中的凍干前驅體呈現不同的形貌。在此模型的基礎上，闡釋了稀溶液中鹽的偏聚與溶液濃度本身無關，且易于生成六方形態(tài)的前驅體。 借助傳統(tǒng)的金屬凝固理論和較新的“有序原子集團沉積切變機制”，對冷凍干燥前驅體到超細鎳粉的轉變過程給予了解釋。非晶態(tài)前驅體由于“過冷度”很大，形核率高而核長大速率相對較小，從而易形成超細粒子，另外，前驅體尖端更接近于非均勻形核，所以一般超細粒子首先在這