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13-2007-镍电极-乙醇

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Journal of Power Sources166(2007)

80–86

Short communication

Electrodeposition of nickel nanoparticles on functional

MWCNT surfaces for ethanol oxidation

Guan-Ping Jin?,Yan-Feng Ding,Pei-Pei Zheng

Department of Application Chemistry of School of Chemical Engineering,Hefei University of Technology,Hefei230009,PR China

Received26October2006;received in revised form14December2006;accepted14December2006

Available online17January2007

Abstract

Nickel(Ni)always accumulates on multi-walled carbon nanotubes(MWCNT)by direct electrodeposition.In this paper,nickel nanoparticles were electro crystallized on4-nitroaniline(NA)radical monolayer-grafted on MWCNT through molecular level design.The structure and nature of the Ni/NA/MWCNT were characterized by?eld emission scanning electron microscope(FE-SEM),X-ray diffraction(XRD)and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),the results show that Ni nanoparticles were homogeneously electrodeposited on the surfaces of MWCNT.This complex catalyst showed excellent electro-catalytic activity for oxidation of ethanol in alkaline solution.

?2007Elsevier B.V.All rights reserved.

Keywords:Nano-nickel;Electrodeposition;Characterization;Ethanol oxidation

1.Introduction

Nickel is an effective and cheap catalyst for oxidation of small organic compounds including glucose and glycine[1],carbohy-drates[2,3],especially,methanol[4–7]and ethanol[8–13].For example,nickel redox centers,Ni(OH)2/NiOOH,formed on the nickel surface show high catalytic activity towards the oxidation of ethanol in alkaline media which possibly undergo competi-tion between2e?to the aldehyde and4e?to carboxylic acid [2,3,14–17].

On the other hand,MWCNT is an outstanding catalyst sup-port due to its excellent mechanical characteristics,nanometer size and high surface area[18,19],therefore a MWCNT and Ni composite(Ni/MWCNT)are expected to be a promising new catalyst material.Some studies had revealed various inno-vative functions,such as protection against corrosion[20,21], enhanced hardness[22],alloying[23]and catalytic performance [24,25].The Ni/MWCNT can be produced by electro deposi-tion[20–22,24],electroless deposition[23]or pyrolysis[25]. Among these,electro-synthesis could be a better method due to its convenience and economy.But,the Ni nanoparticles often are spontaneously form at the defects of the MWCNT resulting in a ?Corresponding author.Tel.:+865512902450;fax:+865512902450.

E-mail address:jgp@https://www.sodocs.net/doc/1e18441375.html,(G.-P.Jin).gathering effect,further decreasing the innovative functionality. Meanwhile,the Ni density is much larger than the carbon nan-otubes,so the control of the interface between the?ller and the support has not yet been developed well.Therefore,it is impor-tant to make a homogeneously electrodeposited Ni/MWCNT composite.

In this study,a novel method is described for the preparation of nanoparticles of Ni on MWCNT through a molecular level approach for ethanol oxidation.

2.Experimental

2.1.Chemicals

MWCNT with diameters of10–30nm and lengths of 1–10?m were purchased from Sun Nanotech.Co.Ltd.of China and were synthesized by catalytic decomposition of CH4on a NiMgO catalyst[26].All chemicals were of the highest quality that are commercially available:4-nitroaniline (NA),nickel nitrate(NiNO3),lithium nitrate(LiNO3),choline (HOCH2CH2N+(CH3)3,Ch),and ethanol(Chemical Regent Factory of Shanghai,China);tetrabutylammonium tetra?uorob-orate(n-Bu4NBF4)(Fluka).Acetonitrile(ACN)was distilled twice prior to use.All other chemicals were of reagent grade. Doubly distilled water(prepared in a quartz apparatus)was

0378-7753/$–see front matter?2007Elsevier B.V.All rights reserved. doi:10.1016/j.jpowsour.2006.12.087

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Fig.1.(A)CVs of a MWCNT electrode derivatized by4-nitrobenzene radicals from the reduction of4-nitroaniline in CH3CN+0.1M n-Bu4NBF4.(Inset) MWNCT/Ch/WGE in blank CH3CN+0.1M n-Bu4NBF4.(B)CVs of a MWCNT electrode derivatized by4-aminobenzene radicals from the reduction of 4-nitrobenzene radicals in90:10H2O+C2H5OH+0.1M KCl.Scan rate:50mV s?1.

used in all experiments.High purity nitrogen gas was used for deaeration.

2.2.Instrumentation

Electrochemical measurements were performed with a model CHI660B electrochemical analyzer(Cheng-Hua,Shanghai, China).A conventional three-electrode electrochemical system was used for all electrochemical experiments.The working elec-trode was a paraf?n-impregnated graphite electrode(WGE)with geometric area of0.125cm?2.A saturated calomel electrode (SCE,KCl)and a platinum electrode were used as the reference and the auxiliary electrode,respectively.Field emission scan-ning electron microscope(FE-SEM)images were obtained on a JSM-600?eld emission scanning electron microanalyser(JEOL, Japan).XPS spectra were recorded by using an ESCALAB MK2 spectrometer(Vg corporation,UK)with a Mg-Alpha X-ray radiation as the source for excitation.X-ray diffraction(XRD) data of the samples were collected using a Rigaku D/MAX-rB diffractometer with Cu K?radiation.

2.3.Preparation of electrodes

The10mg MWCNT were dispersed in10ml of mixed acid solution of nitric acid and perchlorate acid(7:3).The mixed solution was ultrasonically agitated for7h.The MWCNT were washed with doubly distilled water to a neutral pH,then washed with acetone and dried in air.The peaks at1735and1590cm?1 in the FTIR spectrum suggested that carboxylic acid groups and carboxylate groups were present on the surface of the MWCNT [27].About2.5mg of mixed acid-treated MWCNT was dis-persed in10ml of acetone with the aid of ultrasonic agitation to give0.25mg ml?1black suspension.

The WGE electrode was step by step polished to a mirror-like ?nish with?ne wet emery paper(grain size1000,3000,4000), followed by sonication in ethanol and water for15min,respec-tively.After cleaning,the choline modi?ed WGE(Ch/WGE) with a positive charge was fabricated using the anode oxidation method by C–O bond in order to bond MWCNT with charge [28].Some microliters of the mixed acid-treated MWCNT solu-tion were cast onto the surface of Ch/WGE,and the solvent acetone was evaporated,after rinsing with distilled water,the electrode was termed:MWCNT/Ch/WGE[29].

The electro-synthesis of Ni nanoparticles on the MW-CNT surface followed the literature[30]process.Firstly, the MWCNT/Ch/WGE electrode was immersed into a solution including CH3CN+0.1M n-Bu4NBF4+5.0mM4-nitroaniline(NA),modi?ed by4-nitrobenzene radicals via a–C–C–bond using the cyclic voltammetry method (CV).After rinsing with distilled water,the electrode was transferred into a protonic solution including90:10 H2O+C2H5OH+0.1M KCl,then,the NO2group in4-nitrobenzene on the electrode surface was reduced to the NH2 group by applying a potential of?1.2V for600s;secondly, the4-aminobenzene monolayer-grafted MWCNT electrode (NA/MWCNT/Ch/WGE)was then immersed into a solu-tion including0.018M NiNO3+CH3CN+0.01M KNO3for 20min;Thirdly,after rinsing thoroughly with CH3CN/0.01M KNO3solution,the Ni2+adsorbed NA/MWCNT/Ch/WGE elec-trode was transferred into CH3CN/0.01M KNO3solution,Ni nanoparticles were grown on NA/MWCNT/Ch/WGE by CV method,and recorded as Ni/NA/MWCNT/Ch/WGE.

3.Results and discussion

3.1.Preparation of a4-nitrobenzene radical monolayer on MWCNT/Ch/WGE surface

Fig.1(A)shows the CVs of MWCNT/Ch/WGE in the presence and absence(inset)of 5.0mM4-nitroaniline in CH3CN/0.1M n-Bu4NBF4solution.In both states,a pair of redox peaks(0.1/0.0V)can be seen matching oxygen func-tion of MWCNT[31].In the presence of4-nitroaniline,there is another irreversible reduction peak at?0.70V decreasing with repeated scanning.This indicates the formation of a dia-zonium derivative corresponding to reaction(***)in Scheme1 [32],which can further produce4-nitrobenzene radicals link-ing with the MWCNT by a–C–C–bond[30,33–36].Fig.1(B) shows the transformation of NO2groups into NH2in the pro-tonic solution(90:10H2O+C2H5OH+0.1M KCl).There is an irreversible reduction peak at?0.79V gradually dimin-ishing on continuous cycling with a small oxidation peak at

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Scheme1.

Fig.2.(A):Reduction of Ni2+at NA/MWCNT/Ch/WGE;medium:0.01M KNO3/ACN.(B)The transformation of Ni at NA/MWCNT/Ch/WGE in0.1M NaOH. Scan rate:20mV s?1.

Scheme2.

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?0.77V,it suggests a gradual reduction of NO2to NH2within the grafted layer[30,36].This suggests Scheme1.The quan-tity of NH2on the MWCNT/Ch/WGE surface is estimated from the charge in the?rst scan,calculated by integration of the?rst cathode peak[28,30].The concentration of Ni in Fig.1(B)is1.6×10?10mol cm?2.This electrode was termed: NA/MWCNT/Ch/WGE.

3.2.Preparation of Ni nanoparticles on the

NA/MWCNT/Ch/WGE surface

After grafting the4-aminobenzene monolayer,the NA/ MWCNT/Ch/WGE was immersed in a0.018M Ni(NO3)2/ 0.01M KNO3/ACN solution for20min then rinsed thoroughly with a blank solution.The Ni2+modi?ed NA/MWCNT/Ch/WGE was then placed in a blank ACN/0.01M KNO3solution,then,electrodeposited by the CV method until the reduction peak stopping declining Fig.2(A)shows an irre-versible reduction peak at0.80V corresponding to the growth of Ni nanoparticles on NA/MWCNT/Ch/WGE.Fig.2(B) displays the transformation of Ni to NiOOH and Ni(OH)2 at0.52–0.36V matching Scheme2[14–17].The anodic peak currents are linearly proportional to the scan rate up to400mV s?1,suggesting an adsorption-controlled process. The quantity of Ni deposition is estimated from the charge, calculated by integration of the anodic peak.The concentration in Fig.2(B)is2.5×10?10mol cm?2.

3.3.FE-SEM of Ni electrodeposits at

NA/MWCNT/Ch/WGE

Fig.3shows a FE-SEM micrograph of the Ni electrodeposits for the MWCNT/Ch/WGE(A)and NA/MWCNTs/Ch/WGE(B) in0.01M KNO3/ACN.As shown in Fig.3(A)and the

inset, Fig.3.FE-SEM of Ni electrodeposits at MWCNT/Ch/WGE(A)and inset for20min,at NA/MWCNT/Ch/WGE for20min(B),40min(C)and80min(D);medium: 0.01M KNO3/ACN.

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Fig.4.X-ray diffraction(XRD)pattern of Ni/NA/MWCNT(a)and Ni/MWCNT (b)composites.

because the carboxylic acid groups on the surface of MWCNT can stimulate the deposition of Ni.The Ni nanoparticles spon-taneously formed at the local defects and end of MWCNT with a lot of irregular aggregate islands[37].However,Fig.3(B) shows a homogeneous electrodeposition effect of Ni nanoparti-cles on the surface of NA/MWCNT/Ch/WGE with about8nm in diameter.The reasons can be as follows:the4-aminobenzene group modi?ed on the MWCNT surface by C–C covalent bonds is an excellent substrate for Ni nanoparticle deposition.The4-aminobenzene monolayer on the MWCNT surface provides a uniform functional surface,which can effectively prevent the preferred nucleation process on the MWCNT surface.There-fore,the present results demonstrate the possibility to control the morphology of Ni-deposition with minimal surface deacti-vation.

Moreover,the density of the Ni deposition depends on the immersion time and concentration of the nickel nitrate.As can be seen in Fig.3(C)and(D),the Ni nanoparticles are gradually overlapping with time increasing from40to80min,compared with that in Fig.3(B),therefore,the optimum immersion time should be20min.While the concentration of nickel nitrate is more than0.1M with immersion time in20min,the deposition occurs overlapping.

3.4.XRD analysis of Ni/NA/MWCNT composites

Fig.4shows that XRD pattern of Ni/NA/MWCNT(a)and Ni/MWCNT(b)composites.There is a typical re?ection peak (002)in MWCNT or graphite at21.8?in two curves[37].The diffraction peaks in Ni/MWCNT(b)display a mixture effect of NiO and Ni nanoparticles,the peaks at37.3?,43.3?and63.0?correspond to characteristic peaks of rock salt structured NiO, which can be assigned to(111),(200)and(220)(2θ)re?ec-tion of fcc phase NiO[38,39],also observed,are two small diffraction peaks at44?and52?matching Ni(111)and(200) [40].The size of the NiO and Ni nanoparticles are respectively about1.05?m and6.6nm calculated using the Scherrer for-mula.However,the XRD patterns of the Ni/NA/MWCNT

(a)

Fig.5.XPS of Ni/NA/MWCNT/Ch/WGE prepared in0.1M NaOH. composites only exhibit the characteristic peaks of Ni at44?and52?(2θ)with an average size of7.2nm.This illustrates that the MWCNT modi?ed by4-aminobenzene can not only effec-tively avoid the preferred nucleation process on the MWCNT surface,but also control the nanoparticle size.This result is sig-ni?cant in the synthesizing of metal catalyst with a MWCNT support.

3.5.XPS characterization of Ni/NA/MWCNT composites

X-ray photoelectron spectroscopy was used to probe the chemical nature and oxidation state of the Ni/NA/MWCNT com-posites transformed in0.1M NaOH.The Ni2p3/2,O1s and C1s regions were analysed for each specimen.Typical XPS spectra of Ni2p3/2are shown in Fig.5,which gives two dif-ferent nickel oxide species at855.9±0.3and857.9±0.3eV of binding energy assigned to Ni(OH)2and NiOOH species [4,11],respectively.This result agrees with Scheme2.This

ver-Fig. 6.CVs of0.03M C2H5OH at WGE(a),MWCNT/Ch/WGE(b), Ni/MWCNT/Ch/WGE(c)and Ni/NA/MWCNT/Ch/WGE(d)in0.1M NaOH. Scan:100mV s?1.

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Fig.7.The steady-state polarisation curves of Ni/NA/MWCNT/Ch/WGE(a) and Ni/MWCNT/Ch/WGE(b)in3.43M C2H5OH+0.1M NaOH.

i?es the transformation of Ni to NiOOH and Ni(OH)2in0.1M NaOH.

3.6.Electrocatalytic oxidation of ethanol at

Ni/NA/MWCNT/Ch/WGE

Fig.6shows the CVs of0.03M C2H5OH at WGE (a),MWCNT/Ch/WGE(b),Ni/MWCNT/Ch/WGE(c)and Ni/NA/MWCNT/Ch/WGE(d)in0.1M NaOH.It can be readily seen that the Ni/NA/MWCNT/Ch/WGE shows an excellent electrocatalytic oxidation of C2H5OH compared with the other modi?ed electrodes with a sharply increas-ing peak current and negative potential.The oxidation of ethanol undergoes two processes,one corresponds to the for-mation of Ni(III)species with a reversible transformation of Ni(OH)2/NiOOH on Ni/NA/MWCNT/Ch/WGE,and ultimately NiO/NA/MWCNT/Ch/WGE is shaped[14–17].The other is only Ni(III)species(NiOOH)produced at the electrode sur-face,in the presence of ethanol a new anodic peak with a large peak current is formed(d).This suggests that ethanol is oxidized and accompanied by the transformation of NiOOH to Ni(OH)2 [4,13,41].Therefore,NiOOH probably acts as an electro catalyst [8].On the basis of the above literature,we propose the follow-ing mechanism2for the mediated electrooxidation of ethanol on Ni/NA/MWCNT/Ch/WGE electrode.

3.7.The steady-state polarisation curves of

Ni/MWCNT/Ch/WGE and Ni/NA/MWCNT/Ch/WGE Fig.7shows steady-state polarisation curves of Ni/NA/ MWCNT/Ch/WGE(a)and Ni/MWCNT/Ch/WGE(b)in3.43M C2H5OH+0.1M NaOH.The two catalysts displayed a similar effect for the oxidation of ethanol at a lower potential(<0.9V), however,the activity of the Ni/NA/MWCNT increases consid-erably compared with that of the Ni/MWCNT with a rising response in higher potentials(>0.9V).The reason is probably the homogeneously electrodeposited Ni nanoparticles on the sur-faces of NA/MWCNT/Ch with a larger area and a smaller size. This result is consistent with Fig.6.4.Conclusion

A novel method for preparing homogeneously electrode-posited Ni nanoparticles is proposed on the surfaces of MWCNT. In situ FE-SEM reveals that the homogeneous,spherical nanoparticles are anchored on the external walls of MWCNT. The average size of these particles was7.2nm.Preliminary tests indicated that the Ni/NA/MWCNT composite exhibits a high catalytic activity for the electrooxidation of ethanol.This sim-ple nanoparticle deposition technique is not limited to Ni but may be used to prepare a variety of metallic nanoparticles on MWCNT surfaces for application as catalysts in fuel cells. Acknowledgements

The authors gratefully acknowledge?nancial support from Science Research Program Fund of Hefei City,and Doctor Fund of Hefei University of Technology.

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电极材料的基本知识

电极材料的基本知识 内外电极是电容器的重要组成部分。?内电极主要是用来贮存电荷,其有效面积的大小和电极层的连续性是影响电容质量的两大因素。?外电极主要是将相互平行的各层内电极并联,?并使之与外围线路相连接的作用。片容的外电极就是芯片端头。 用来制造内外电极的材料一般都是金属材料。一、内电极材料 大家知道,片式电容的内电极是通过印刷而成。因此,?内电极材料在烧结前是以具有流动性的金属或金属合金的浆料的形式存在,?故叫内电极浆料,简称内浆。由于片式多层瓷介电容器采用BaTiO3系列陶瓷作介质,此系列陶瓷材料一般都在950℃~1300℃左右烧成;故内电极也一般选用高熔点的贵金属Pt、Pd、Au等材料,要求能够大1400℃左右高温下烧结而不致发生氧化、熔化、挥发、流失等现象。? 几种金属的熔点 目前,世界上常用的浆料有Ni,Ag/Pd、纯Pd的浆料,Ag/Pd、纯Pd均为贵重金属材料,价格昂贵。纯Ag的内电极因烧结温度偏低,?制造的产品可靠性相对较差。因此,现在一般很少使用。?针对银的低熔点和高温不稳定性,一般用金属Pd和Ag的合金来提高内电极的熔点和用Pd?来抑制Ag的流动性。目前常用的内浆中Pd与Ag的比例有3/7,6/4,7/3(分子为金属Pd,分母为金属Ag),而纯Pd的内电极因价格昂贵也很少使用。 对于片式电容而言,其内电极成本占到电容器的30%~80%,?从而采用廉价的金属作为内电极,是降低独石电容器成本的有效措施。?因此,在日本和其他一些国家,早在60 年代开始研制开发以贱金属为内外电极的电子浆料。目前用Ni作内电极,Cu作外电极的工艺已十分成熟。这样,高烧高可靠且用贱金属可降低成本,?使得他们的片式电容目前在世界上具有很强的竞争力。日本已有太阳诱电、村田制作所、TDK三家公司已将Ni电极产品投入到大生产中,并已投放市场。村田GRM600 系列温度补偿独石电容器是用Cu作内电极,月生产量为1亿支。 金属镍作为内电极是一种非常理想的贱金属,?而且具有较好的高温性能,其作为电极的特点:(1) Ni原子或原子团的电子迁移速度较Ag?和Pd-Ag都小。(2) 机械强度高。(3)电极的浸润性和耐焊接热性能好。?但它在高温下易氧化成绿色的氧化亚镍,?从而不能保证内电极层的质量。因此,它必须在还原气氛中烧成。然而,恰恰相反,?含钛陶瓷如果在还原气氛中烧结,则Ti4+将被还原成低价的离子而使陶瓷的绝缘下降。?因此,要使Ni电极的质量和BaTiO3含钛

镍材、蒙乃尔资料

镍材资料 产品名称:N6板、带 产品特性:优异的耐热浓碱溶液腐蚀。对碳酸盐、硝酸盐、氧化物和醋酸盐等盐类的碱性、中性溶液介质,有优良的耐蚀型。耐脂肪酸的腐蚀 产品用途:制碱行业.氯碱化工及有机氯化物的生产.食品加工业.高温卤素及盐腐蚀环境.电子仪表零件.水处理.各种耐强碱的设备 生产规格:板厚度:0.5mm-15mm 长2500mm*宽1200mm. 厚度:15mm-110mm 宽小于1000mm 带:厚度 0.5mm - 3mm, 宽度小于300mm (根据用户要求.特殊规格.与用户为标准) 执行标准:GB/T2054-2005.ASTM B162 (板材标准) GB/T2072-2007(带材标准) 化学成份: 纯镍牌号Ni+Co Cu Si Mn C Mg S Fe 杂质 总和不小于不大于 N2 99.98 0.001 0.003 0.002 0.005 0.003 0.001 0.007 0.02 N4 99.9 0.015 0.03 0.002 0.01 0.01 0.001 0.04 0.1 N6 99.6 0.06 0.1 0.05 0.1 0.1 0.005 0.1 0.5 N8 99 0.15 0.15 0.2 0.2 0.1 0.015 0.3 1 DN 99.35 0.06 .02-.10 0.05 .02-.10 .02-.10 0.005 0.1 0.35 NY1 99.7 0.1 0.1 - 0.02 0.1 0.005 0.1 0.3 NY2 99.4 .01-.10 0.1 - - - .002-.01 0.1 0.6 NY3 99 0.15 0.2 - 0.1 0.1 0.005 0.25 1 NMg0.1 99.6 0.05 0.02 0.05 0.05 .07-.15 0.005 0.07 0.4 NSi0.19 99.4 0.05 .15-.25 0.05 0.1 0.05 0.005 0.0 0.5 产品名称:N6 棒、丝 产品特性:优异的耐热浓碱溶液腐蚀。对碳酸盐、硝酸盐、氧化物和醋酸盐等盐类的碱性、中性溶液介质,有优良的耐蚀型。耐脂肪酸的腐蚀 产品用途:制碱行业.氯碱化工及有机氯化物的生产.食品加工业.高温卤素及盐腐蚀环境.电子仪表零件.水处理.各种耐强碱的设备 生产规格:直径棒:Φ1mm-Φ450mm. 丝:Φ0.01mm-Φ4mm (根据用户要求.特殊规格.与用户为标准) 执行标准:ASTM B126 B164 化学成份: 纯镍牌号Ni+Co Cu Si Mn C Mg S Fe 杂质 总和不小于不大于 N2 99.98 0.001 0.003 0.002 0.005 0.003 0.001 0.007 0.02 N4 99.9 0.015 0.03 0.002 0.01 0.01 0.001 0.04 0.1 N6 99.6 0.06 0.1 0.05 0.1 0.1 0.005 0.1 0.5 N8 99 0.15 0.15 0.2 0.2 0.1 0.015 0.3 1 DN 99.35 0.06 .02-.10 0.05 .02-.10 .02-.10 0.005 0.1 0.35 NY1 99.7 0.1 0.1 - 0.02 0.1 0.005 0.1 0.3 NY2 99.4 .01-.10 0.1 - - - .002-.01 0.1 0.6 NY3 99 0.15 0.2 - 0.1 0.1 0.005 0.25 1 NMg0.1 99.6 0.05 0.02 0.05 0.05 .07-.15 0.005 0.07 0.4

Uninwell导体浆料大全

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对我国电镍生产工艺的分析与改进研究

doi:10.3969/j.issn.1007-7545.2013.06.001 对我国电镍生产工艺的分析与改进研究 黄振华,林江顺,王忠,何德礼,苏立峰 (北京矿冶研究总院,北京100160) 摘要:对我国电镍生产主要工艺存在的问题进行分析,并提出工艺改进方案。在现有不溶阳极电积精炼工艺基础上,采用常压浸出渣添加焙砂加压选择性浸出固定硫、浸铜后渣电炉还原熔炼、产出的铜镍锍用返液及镍和铜电积的阳极液分段浸出等措施解决现有工艺的内在矛盾和缺陷,提高对原料成分波动的适应性,分阶段集中和提高各有价金属的回收率。 关键词:高冰镍;加压浸出;选择性浸出;铜镍锍;精炼 中图分类号:TF815 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2013)06-0000-00 Analysis of Nickel Production Technology and Its Improvement Study HUANG Zhen-hua, LIN Jiang-shun, WANG Zhong, HE De-li, SU Li-feng (Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy, Beijing 100160, China) Abstract:Analysis of nickel production technologies in China was carried out to find out problems and put forward the according improvements. Based on nickel refining technology of insoluble anode electrodeposition, sulfur was selectively precipitated with pressure leaching from atmospheric pressure leaching slag by adding calcining. The copper leaching residue was reduction smelted in electric furnace. The copper-nickel matte was paragraphing leached with recurrent liquid and anode solution from nickel electrowinning and copper electrowinning. In this way, the internal contradiction and defect in the existing process were eliminated. The new process adapts more to composition fluctuation of raw materials. The valuable metals are concentrated by stage and the recovery rates are improved. Key words: high grade nickel matte; pressure leaching; selective leaching; copper-nickel matte; refining 目前我国电镍的生产工艺主要有高锍磨浮—可溶阳极电解精炼和高冰镍选择性浸出—不溶阳极电积精炼两种。生产原料为高冰镍、镍红土矿提取产出的中间产品以及其他杂料。其中高冰镍的成分波动较大,其组成大致含Ni 23%~71%,Cu 3%~50%,Co 0.5%~1.2%,Fe 1%~5%,S 17%~22%及伴生贵金属。随着镍红土矿的开发增多,中间产品的比例将增加。因此,改进我国电镍的生产工艺、增大对原料的兼容性、降低试剂及能耗、提高效率、降低成本、减少工艺的排放物、可持续地发展生产是一项非常重要的课题。 1 对我国高冰镍精炼工艺的分析 1.1 高锍磨浮—可溶阳极电解精炼工艺[1-3] 该工艺借鉴加拿大汤普逊精炼厂的高冰镍直接电解精炼工艺[4]及前苏联对铜、镍高冰镍缓冷磨浮的研究。高锍磨浮工序使各有价金属初步分离并产出镍精矿、铜精矿及合金,然后分别提纯。由于各选矿产品中有价金属的互含,镍精矿铸成阳极电解时镍、铜、铁全部溶出,部分硫氧化为酸。因此,阳极液净化环节多会带入新酸,负荷大,净化渣再处理负担重。此外,由于镍在阴阳极电流效率的差值,工艺中需单独造镍液,为了保持酸、水、钠的平衡需消耗大量的纯碱并且需要制取碳酸镍,与此同时排出大量含化学试剂的废水。镍直收率低,总实收率96%~97%,与国际一般99%的回收率差距明显。在铜精矿吹炼成粗铜时,为了脱除粗铜中的镍,需增设脱镍工序,使其互含的镍又重新返回熔炼做冷料,操作较为复杂。合金中的贵金属仅占~70%,银绝大部分在铜系统,分散非常显著。所以从工艺结构整体来看,由高锍磨浮开头的精炼工艺内在矛盾众多,各环节间缺乏有机协调,缺陷明显。该工艺从工艺矿物学角度看,不能有效地利用各相组成的化学特性科学地加以引导[5-6],有必要根据具体情况进行有序改造。 1.2 高冰镍选择性浸出—不溶阳极电积工艺[7-11] 该工艺最初应用于铜镍比大于1.5的金属化高冰镍精炼,并获得较好的效果。浸出工序废液为零排放,系统中溶液反复循环,试剂消耗很少。但随着原料的多样化,铜镍比小于1,使加压浸出时部分原料中的硫被氧化成酸。此后在生产中对浸铜后渣采用加浓酸焙解回收铜、镍的余量并富集贵金属,引起全系统酸不平衡。需增设纯碱中和余酸并制取碳酸镍的工序,导致整个系统溶液含钠升高和大量排出含化学试剂的废水。要解决上述矛盾必须改善加压浸出工艺,使硫固定于渣中以及取消浸铜后渣添加硫酸焙解工序,才能重新使阳极液全部闭路循环。此外,在原料上可逐步采用普通转炉高冰镍取代金属化高冰镍,降低对吹炼的要求。 收稿日期:2013-03-12 作者简介:黄振华(1938-),男,福建厦门人,博士,研究员.

高镍三元正极材料研究进展

第44卷第7期2016年7月 硅酸盐学报Vol. 44,No. 7 July,2016 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY https://www.sodocs.net/doc/1e18441375.html, DOI:10.14062/j.issn.0454-5648.2016.07.03 锂离子电池正极材料高镍LiNi1?x?y Co x Mn y O2研究进展 刘嘉铭,张英杰,董鹏,李雪,夏书标 (昆明理工大学冶金与能源工程学院,昆明 650093) 摘要:高镍含量三元层状材料LiNi1?x?y Co x Mn y O2(NCM)凭借比容量高、成本较低和安全性优良等优势,成为研究的热点,被认为是极具应用前景的锂离子动力电池正极材料。综述了高镍NCM材料的晶体电子结构特征以及镍含量变化对性能的影响,介绍了国内外主要的制备方法和掺杂和包覆改性的机理和特性,并展望了高镍NCM材料未来的应用和发展方向。 关键词:锂离子电池;正极材料;镍钴锰氧化物;综述 中图分类号:O484 文献标志码:A 文章编号:0454–5648(2016)07–0931–11 网络出版时间:2016–05–30 10:27:26 网络出版地址:https://www.sodocs.net/doc/1e18441375.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20160530.1027.017.html Progress of Nickel–rich LiNi1?x?y Co x Mn y O2 as Cathode Materials for Lithium Ion Battery LIU Jiaming, ZHANG Yingjie, DONG Peng, LI Xue, XIA Shubiao (Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China) Abstract: Due to their advantages of high specific capacity, low cost and high safety, nickel–rich layered metal oxide materials LiNi1?x?y Co x Mn y O2 (NCM) are believed to be a candidate of the potential cathode materials for lithium ion power battery, and have become a research hotspot. The impact of crystal structure, electronic structure, and nickel content on the electrochemical performance of nickel–rich NCM were summarized, the main synthesis methods at home and abroad, the mechanism and characteristics of coating and doping were introduced, and the prospect for nickel–rich NCM cathode materials has been discussed. Keywords: lithium–ion battery; cathode material; layered metal oxide; review 锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等特点而得到广泛的青睐[1–4]。正极材料是决定锂离子电池性能及成本的关键因素。目前,LiCoO2一直是商品化锂离子电池的主导正极材料[5–6],但Co毒性大、成本高以及实际可逆容量低等缺点,限制了其更广泛的应用[7]。因此,寻找LiCoO2材料的替代品已成为国内外研究的热点,其中,层状结构LiNi1?x?y Co x Mn y O2(NCM),由于具有良好的三元协同效应,表现出比容量高、循环性能好、成本低、毒性小等特点,被认为是能够替代LiCoO2的正极材料之一[8–9]。 层状结构NCM中,镍是主要的氧化还原反应元素,因此,提高镍含量可以有效提高NCM的比容量[10–11]。高镍含量NCM材料(Ni的摩尔分数≥0.6)具有高比容量和低成本的特点,但也存在容量保持率低,热稳定性能差等缺陷,如图1所示[12–13],使其商业化难度大。高镍NCM材料的性能和结构与制备工艺紧密相关,不同的制备过程与条件直接影响产品的最终结构和性能。本文介绍了高镍含量NCM正极材料(Ni≥0.6) 的晶体结构、制备方法与电化学性能,对各种改性方法进行了分析,并展望了其今后的发展趋势。 收稿日期:2015–12–14。修订日期:2016–02–17。 基金项目:国家自然科学基金项目(51364021, 51264016);云南省自然科学基金项目(2014FA025)。 第一作者:刘嘉铭(1987—),男,博士研究生。 通信作者:董鹏(1980—),男,博士,讲师。Received date: 2015–12–14. Revised date: 2016–02–17. First author: LIU Jiaming(1987–), male, Ph.D. candidate. E-mail: pockmon2s@https://www.sodocs.net/doc/1e18441375.html, Correspondent author: DONG Peng(1980–), fmale, Ph.D., Lecturer. E-mail: dongpeng2001@https://www.sodocs.net/doc/1e18441375.html,

化学镀镍配方成分,化学镀镍配方分析技术及生产工艺

化学镀镍配方成分分析,镀镍原理及工艺技术导读:本文详细介绍了化学镍的研究背景,分类,原理及工艺等,本文中的配方数据经过修改,如需更详细资料,可咨询我们的技术工程师。 禾川化学引进国外配方破译技术,专业从事化学镍成分分析、配方还原、研发外包服务,为化学镍相关企业提供一整套配方技术解决方案。 一、背景 化学镀镍也叫做无电解镀镍,是在含有特定金属盐和还原剂的溶液中进行自催化反应,析出金属并在基材表面沉积形成表面金属镀层的一种优良的成膜技术。化学镀镍工艺简便,成本低廉,镀层厚度均匀,可大面积涂覆,镀层可焊姓良好,若配合适当的前处理工艺,可以在高强铝合金和超细晶铝合金等材料上获得性能良好的镀层,因此在表面工程和精细加工领域得到了广泛应用。 禾川化学技术团队具有丰富的分析研发经验,经过多年的技术积累,可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库,彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题,利用其八大服务优势,最终实现企业产品性能改进及新产品研发。 样品分析检测流程:样品确认—物理表征前处理—大型仪器分析—工程师解谱—分析结果验证—后续技术服务。有任何配方技术难题,可即刻联系禾川化学技术团队,我们将为企业提供一站式配方技术解决方案! 二、化学镀工艺 化学镀工艺流程为:试样打磨-清洗-封孔-布轮抛光-化学除油-水洗-硝酸除锈-水洗-活化-化学镀-水洗-钝化-水洗-热水封闭-吹干。

图1 化学镀的工艺流程图 三、化学镀镍分类 化学镀镍的分类方法种类多种多样,采用不同的分类规则就有不同的分类法。 四、化学镀镍原理 目前以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍的自催化沉积反应,已经提出的理论有羟基-镍离子配位理论、氢化物理论、电化学理论和原子氢态理论等,其中以原子氢态理论得到最为广泛的认同。 该理论认为还原镍的物质实质上就是原子氢。在以次亚磷酸盐为还原剂还原Ni2+时,可以以下式子表示其总反应: 3NaH2PO2+3H2O+NiSO4→3NaH2PO3+H2SO4+2H2+Ni(1) 也可表达为: Ni2++H2PO2-+H2O→H2PO3-+2H++Ni(2)

多孔铂电极的制备方法

多孔铂电极的制备方法 多孔铂电极的制备方法包括氯铂酸分解法、溅射法和铂浆法。氯铂酸分解法制备的铂电极与基体附着较牢固,但工序重复次数多,生产成本较高。溅射法得到的铂电极与基体的附着效果不好,无法满足应用中的工作条件。铂浆法的成本较低,制备的铂电极活性较高,与基体附着牢固,因此它是商业用多孔铂电极的主要制备方法。 《氧传感器电极铂浆的制备及烧结方法》 摘要:本发明涉及一种氧传感器电极铂浆的制备及烧结方法,该方法包括如下步骤:先按重量百分比为0~2%的非金属或金属氧化物、0~10%的有机粘结剂、0~30%的有机溶剂、0~30%的有机分散剂、0~30%的有机保湿剂、0~30%的有机吸附剂等、40~70%的超细铂粉的配比配料,将混合浆料研磨或超声分散后研磨制备成浆料;然后将铂浆印刷或涂覆在氧化锆、氧化铯、氧化钍等固体电解质所制备的氧传感器的电极面上,以一定的升温速率加热至20~100℃内的某温度点,保温一段时间后,以一定的升温速率加热至300~600℃的某温度点,保温一段时间后,再以一定的升温速率加热至700~1300℃的某温度点,保温一段时间后,自然冷却至常温。本发明制造出的是一种不含或含有极少量的非金属氧化物相和金属氧化物相的氧传感器电极用铂浆料,利用添加有机物质和合适的烧结程序得到的铂电极与氧传感器电解

质附着力强,电阻小、传感器的响应快、信号稳定等。 1、铂浆法的多孔铂电极样品是采用铂粉、Ysz粉末和粘结剂配制成浆料,然后印刷在YSZ基体上经过烧结得到的。《多孔铂电极活性的电化学研究进展》 2、循环伏安法进行电沉积Pt,在--0.2~O.6V电位条件下扫描60圈,再在0~O.6v欠电位条件下扫描30圈,使Pt微粒分散在Ti/nano—Ti02膜上,制得Ti/nano.Ti02-Pt电极(电极面积0.1 cm×0.1 cm=0.01cm2)。《乙二醛在纳米Ti02.Pt电极上的电催化氧化》 3、3.1 多孔电极(UCE)的制备将适量的0.1%Nafion 溶液和碳粉(Vulcan XC鄄72)按质量比1:30 混合, 加入少量异丙醇, 超声波振荡混合均匀后涂布在平整处理后的碳纸上, 在140-150 益烘干, 让Nafion 固化交联形成约0.5 滋m 厚亲水层结构, 从而制得UCE. 所用化学物质除燃料电池专用的Vulcan XC鄄72 碳粉, 杜邦Nafion 溶液和Johnson 鄄matthey Pt/C 催化剂等为商业化产品, 其余试剂均为分析纯 3.2 电沉积Pt催化剂脉冲电沉积在0.02 mol·L-1 H2PtCl6镀液中进行(加入1.6 mol·L-1 HCl 作为支持电解质), 阴极为UCE, 阳极为铂电极;电源为智能脉冲电源(SMD鄄30P,大舜电镀设备有限公司),沉积温度为(65-+2) C.《调制脉冲电沉积法制备质子交换膜燃料电池铂催化电极》

纯镍带加工工艺

1、镍及镍合金带适用范围: 主要用于制造镍镉、镍氢、镍电池、组合电池及仪器仪表,电讯、电真空、特种灯泡等行业2、生产标准 GB/T2072-93 镍及镍合金带箔 GB228 金属拉伸试验方法 GB4156 金属杯突试验方法(厚度0.2-2mm) GB5235 加工镍及镍合金化学成分和产品形状 GB6397 金属拉伸试验试样 GB8647 镍化学分析方法 GB8888 重有色金属加工产品的包装、标志、运输和贮存 YB596 镍铜合金(Ngu28-2.5-1.5)化学分析方法 3、产品规格 厚度 宽度允许偏差宽度 长度不小于普通级较高级 20~150>150~ 300 宽度允许偏差 箔0.05 +0.003 -0.004 -0.6-1.0-5000 0.04 +0.003 -0.004 0.03 +0.002 -0.003 带0.02~0.09±0.005 >.09~0.12±0.010±0.007 >0.12~ 0.30 ±0.015±0.010 >0.30~ 0.45 ±0.020±0.015 >0.45~ 0.55 ±0.025±0.020 -3000 >0.55~ 0.85 0.030 >0.85~ 0.95 0.035 >0.95~ 1.20 0.040-1.00-1.50 注:

(1)需方要求厚度偏差为“+”或“-”时,其值为表中值的2倍。 (2)厚度允许偏差级别须在合同中注明,否则据普通级供应。 (3)厚度为0.55mm~1.20mm的带材,许可交付重量不大于批重的15%,长度不小于1m的短带。 4、表面质量 (1)带材表面应光滑、清洁,不应有风层,裂纹、气泡、起刺、压折和夹杂; (2)允许有轻微的局部的不使带材厚度超出其允许偏差的划伤、斑点、凹坑、压入物和辊印等缺陷,轻微的氧化色、发暗和轻微的局部的油迹不作报废依据; (3)带材两边应切齐,无毛刺、裂边和卷边。 (4)带材应平直,但允许有轻微的波浪;带材的侧边弯曲度每米不大于3毫米。 5、工艺性能 除Ncu28-2.5-1.5和Ncu40-2-1软带外,对于其他镍合金带材,当用户需要并在合同中注明时,供方可进行软带杯突试验(冲头半径10mm) 其结果应符合下表的规定: 带材厚度(mm)0.10~0.25>0.25~0.55>0.55~1.20 杯突深度不小于(mm)7.58.08.5 6、力学性能 厚度小于0.5mm的带材不作拉伸试验,厚度不小于0.5mm的带材,其拉伸试验结果应符合小表的规定。 牌号状态抗拉强度σb,Mpa拉长率σ10,% 不小于 N6 软(N) 半硬(Y2) 硬(Y) 39230 // 5392 Ncu28-2.5-1.5 软(N) 半硬(Y2) 硬(Y) 44125 文献提供网站:https://www.sodocs.net/doc/1e18441375.html,

铂的性质、资源、生产及用途

铂的性质、资源、生产及用途 1.铂的性质 1.1 铂的物理性质 铂位于元素周期表中第6周期Ⅷ族,原子序数78,相对原子质量195.09。铂是具有展性的银白色金属,密度21.450,硬度4.5,熔点1770℃,沸点3824℃。铂是唯一能抗氧化剂到熔点的金属。 铂耐高温、抗氧化、耐腐蚀性强、稳定性好,具有很好的机械、热学、热力学、电学、热电、磁学、光学、力学、催化、电化学性能。铂具有良好的可锻性和延展性等加工性能。海绵铂或铂粉可以经高温熔炼、铸锭;铂锭可以压成板状、片状,可以拉成不同直径的丝材,满足不同工业需求。例如,纯铂可冷轧成厚为0.0025mm的箔,可以拉制成1mm的丝。 海绵铂是煅烧(NH4)2PtCl6而制得的;铂黑可以用加热含有PtCl2、KOH和乙醇的水溶液而制得的;在水中通过铂电极的电弧放电可以制取胶态铂。所有这些形式的铂都有催化性能,特别是有很强的催化加氢反应的能力。铂可制成碎粒或海绵体,能吸附气体,常温时可吸收超过其本身体积114倍的氢,温度升高吸附气体的性能更强。 1.2 铂的化学性质 铂抗氧化性很强,在常温下对空气和氧十分稳定,具有优良的抗酸、碱腐蚀的性能,不溶于常见的盐酸、硫酸、硝酸,氢氧化钠、氨水等,甚至在1095的高温下也能保持抗浓硫酸腐蚀的能力。但粉末或海绵铂耐腐蚀性明显下降,在强氧化条件下可以溶于盐酸,例如HCl+Cl2、HCl+H2O2等。象钯一样,铂能溶于王水,不过块状的铂溶解得很慢,在空气中加热铂不生成氧化膜,可以制得多种形态的铂。 2.铂的资源与生产[1~2] 2.1 铂的资源 从表1可以看出,铂的矿产资源集中在南非、俄罗斯,南非生产的铂占全球供应量的75.34%以上,俄罗斯占15.53%,二者合计的产量占全球产量的90%以上,其余来自北美和其他地区。 表1 2000-2009年全球铂的供应量/ koz 2.2 铂制品生产原则工艺流程 粗铂的提纯、铂片及铂丝的生产、化合物及配合物的生产原则工艺流程如图1~3所示。 粗铂(95%) 王水溶解 蒸干赶硝

硫酸镍分离除杂工艺概述

镍溶液除杂工艺研究进展 周晴 摘要:针对目前的硫酸镍、氯化镍等镍盐产品标准对镍盐中杂质含量提出了更严格的要求。以及公司现有工艺对产品中的Cu,Fe,Zn,Ca,Mg,Mn处理不够理想,现介绍国内外镍溶些液中出除去这些杂质的方法和研究现状,并指出今后的发展趋势。 关键词:硫酸镍除杂沉淀溶剂萃取 2009年,新的硫酸镍和氯化镍产品标准[1]相继颁布。硫酸镍新标准取消了原I类产品合格品等级,对镍、钴、铁、铜、铅、钙、镁及水不溶物的含量进行了调整,增加了钠、锰、镉、汞、铬的指标,删除了硝酸盐、铵沉淀物、氨、氯化物4项指标。电镀用氯化镍新标准对镍、钴、锌、铁、铜、铅、镉、砷和水不溶物指标也进行了调整,增设了汞、锰2项指标。新的标准增加了对杂质种类的要求,对杂质含量要求也更加严格,如电镀用硫酸镍,新增了对钠的含量要求,对钙镁的含量也明确给出了限值。因而对镍溶液除杂工艺也提出了更高要求。结合镍溶液中常见金属杂质离子的情况,概括了从镍溶液(主要是硫酸镍溶液)中去除杂质离子的方法,并分析了今后的发展趋势。 一、溶剂萃取法除杂工艺 溶剂萃取法,作为有色金属分离、提取的一种重要的手段和方法,它具有操作连续化、杂质分离完全、产品质量稳定、金属回收率高、传质速度快、对环境的污染小等优点,是较为理想的净化手段,目前,在有色金属的生产过程中正日益受到人们的重视,其应用领域也正在日益扩大。因此在硫酸镍的生产工艺上溶剂萃取法也得到了广泛的应用。 硫酸镍除杂常用萃取剂有:P204,P507,除铜萃取剂,Lix84I,N902等 现主要以P204和P507的作用机理及分离效果做个论述 1.1 P204萃取剂简介 P204 的代表产品二-(2- 乙基已基)磷酸是一种烷基磷酸萃取剂,其分子式简式为HR2PO4,它相当于国外的D2EHPA。P2O4 从20 世纪70 年代开始广泛应用于稀土分离和有色金属冶金中的分离提取,它对钴和铁以及其他杂质元素有着优良的萃取能力,用得较多的是从硫酸溶液中分离铁、铜、锌。 1.2 P204萃取过程机理 因为P204 是一种酸性萃取剂,它萃取金属的反应方程式可表示如下: Men++nHL = MeLn+nH+

镍的冶炼工艺

镍的冶炼工艺 现代生产镍的方法主要有火法和湿法两种。根据世界上主要两类含镍矿物(含镍的硫化物和氧化物)的不同,冶炼方法各异。 镍硫化矿目前主要采用火法处理,通过精矿焙烧反射炉(电炉或鼓风炉)冶炼铜镍硫吹炼镍精矿电解的金属镍。氧化矿主要是含镍红土矿,其褐铁矿层,含铁多、硅镁少,镍低、钴较高,一般采用湿法工艺处理,主要方法有氨浸法和硫酸法两种。下层是混有脉石的腐植土层(包括硅镁性镍矿),含硅镁高、低铁、镍较高、钴较低,这类矿一般采用火法工艺处理。 2.1湿法工艺流程介绍 目前成熟的湿法工艺流程有还原焙烧氨浸流程、高压酸浸流程和常压酸浸流程。 2.1.1还原焙烧氨浸流程 还原焙烧氨浸流程处理褐铁矿或褐铁矿和残积层矿的混合矿矿石先干燥然后矿石中的镍在700℃时选择性还原成金属镍钴和一部分铁被一起还原还原的金属镍经过氨浸回收。还原焙烧氨浸流程的缺点有矿石处理采用干燥、还原、焙烧等工序消耗能量大消耗多种化学试剂镍和钴的回收率比火法流程和高压酸浸流程低。 2.1.2高压酸浸流程

高压酸浸流程主要处理褐铁矿和一部分绿脱石或蒙脱石。加压酸浸一般在衬钛的高压釜中进行浸出,温度245℃-260℃,通过液固分离、镍钴分离,生产电解镍、氧化镍或镍冠,有些工厂生产中间产品,如混合硫化镍钴或混合镍钴氢氧化物。 高压酸浸流程处理的红土矿要求含MgO/Al2O3低,通常含MgO<4%(含MgO越高,耗酸越高),含Al 低的矿石。 2.1.3其他湿法工艺流程有些湿法工艺流程正在进行试验和进一步评估如强化高压酸浸工艺、常压酸浸工艺、硫酸堆浸工艺和氯化浸出工艺。 2.2火法工艺流程 现有的火法工艺处理红土矿工艺流程有传统的回转窑—电炉工艺;多米尼加鹰桥竖炉—电炉工艺;日本大江山回转窑直接还原法。 多米尼加鹰桥竖炉——电炉工艺流程是红土矿经过干燥脱水、制团、采用竖炉煅烧生产部分还原煅烧团矿、电炉熔炼生产粗镍铁,粗镍铁在钢包炉中精炼。 日本大江山回转窑直接还原法生产镍铁,该流程分为三个步骤:(1)物料预处理:磨矿、混合与制团,以提高回转窑操作效果;(2)冶炼工艺:回转窑煅烧、金属氧化物还原与还原金属的聚集;(3)分离处理:回转窑产出的熟料采用重选与磁选分离出镍铁合金。这是世界上唯一采用回转窑直

电镀镍工艺

1、作用与特性 PCB(是英文Printed Circuie Board印制线路板的简称)上用镀镍来作为贵金属和贱金属的衬底镀层,对某些单面印制板,也常用作面层。对于重负荷磨损的一些表面,如开关触点、触片或插头金,用镍来作为金的衬底镀层,可大大提高耐磨性。当用来作为阻挡层时,镍能有效地防止铜和其它金属之间的扩散。哑镍/金组合镀层常常用来作为抗蚀刻的金属镀层,而且能适应热压焊与钎焊的要求,唯读只有镍能够作为含氨类蚀刻剂的抗蚀镀层,而不需热压焊又要求镀层光亮的PCB,通常采用光镍/金镀层。镍镀层厚度一般不低于2.5微米,通常采用4-5微米。 PCB低应力镍的淀积层,通常是用改性型的瓦特镍镀液和具有降低应力作用的添加剂的一些氨基磺酸镍镀液来镀制。 我们常说的PCB镀镍有光镍和哑镍(也称低应力镍或半光亮镍),通常要求镀层均匀细致,孔隙率低,应力低,延展性好的特点。 2、氨基磺酸镍(氨镍) 氨基磺酸镍广泛用来作为金属化孔电镀和印制插头接触片上的衬底镀层。所获得的淀积层的内应力低、硬度高,且具有极为优越的延展性。将一种去应力剂加入镀液中,所得到的镀层将稍有一点应力。有多种不同配方的氨基磺酸盐镀液,典型的氨基磺酸镍镀液配方如下表。由于镀层的应力低,所以获得广泛的应用,但氨基磺酸镍稳定性差,其成本相对高。 3、改性的瓦特镍(硫镍) 改性瓦特镍配方,采用硫酸镍,连同加入溴化镍或氯化镍。由于内应力的原因,所以大都选用溴化镍。它可以生产出一个半光亮的、稍有一点内应力、延展性好的镀层;并且这种镀层为随后的电镀很容易活化,成本相对底。 4、镀液各组分的作用: 主盐──氨基磺酸镍与硫酸镍为镍液中的主盐,镍盐主要是提供镀镍所需的镍金属离子并兼起着导电盐的作用。镀镍液的浓度随供应厂商不同而稍有不同,镍盐允许含量的变化较大。镍盐含量高,可以使用较高的阴极电流密度,沉积速度快,常用作高速镀厚镍。但是浓度过高将降低阴极极化,分散能力差,而且镀液的带出损失大。镍盐含量低沉积速度低,但是分散能力很好,能获得结晶细致光亮镀层。 缓冲剂──硼酸用来作为缓冲剂,使镀镍液的PH值维持在一定的范围内。实践证明,当镀镍液的PH值过低,将使阴极电流效率下降;而PH值过高时,由于H2的不断析出,使紧靠阴极表面附近液层的PH值迅速升高,导致Ni(OH)2胶体的生成,而Ni(OH)2在镀层中的夹杂,使镀层脆性增加,同时Ni(OH)2胶体在电极表面的吸附,还会造成氢气泡在电极表面的滞留,使镀层孔隙率增

第3章 镍电极材料

第3章镍电极材料 镍电极的研究和应用有着悠久的历史。早在1887年,Desmazures、Dun和Hasslacher就讨论了氧化镍作为正极活性物质在碱性电池中应用的可能性。广泛使用的Cd/Ni、H2/Ni、Zn/Ni、Fe/Ni电池,以及近年来为消除镉污染而迅速发展起来的新型金属氢化物镍(MH-Ni)电池,都以镍电极作为正极。特别是金属氢化物镍电池目前仍具有很高的商业价值,因此,对高容量、高活性镍正极物质的研制具有重要现实意义。对氧化镍正极核心组分Ni(OH)2的研究,包括氧化镍电极的发展历史、Ni(OH)2及NiOOH各种结构之间的电化学转化过程、Ni(OH)2的制备方法以及氧化镍电极添加剂等,大大促进了镍系列碱性蓄电池的发展。 3.1镍电极的发展 传统氢氧化镍电极充放电循环在β-Ni(OH)2和β-NiOOH之间进行。在βⅡβⅢ循环中活性物体积变化较小,并且β-NiOOH的电导率比β-Ni(OH)2的高5个数量级。充电时由于生成β-NiOOH而使电导率逐渐增加,所以,不存在导电问题,但放电时充电态物质可被逐渐增多的、导电性差的放电态物质隔离,因而影响了放电效率。通过控制电极组成和使用多种添加剂如Co和Zn,可使βⅡβⅢ循环顺利进行。另外,可以采取相应的预防措施来保证电极活性物质的导电性,限制电极膨胀。近年来,电极制造工艺不断得到改进,氢氧化镍电极经历了袋式电极、穿孔金属管、烧结镍板、塑料黏结式、泡沫镍及纤维式镍电极等阶段。 烧结镍板电极技术的发明和应用在镍电极发展史上具有重要的作用和意义,但这种结构的镍电极生产工艺复杂,成本较高。以质量轻、孔隙率高的泡沫镍做基体的泡沫镍涂膏式镍电极比容量高,适宜做MH-Ni 电池的正极。镍纤维、镀镍钢纤维、镀镍石墨纤维基体因其孔径微小(约50 μm)而更受青睐。此类基体孔隙率高达95%,具有高比容量和高活性,强度好,质量轻等优点。最初采用阴极浸渍法向泡沫镍基板中填充活性物质,现在使用较多的是将Ni(OH)2以泥浆形式与基板混合,称为“悬浮浸渍技术”。 人们曾通过在活性材料中掺杂添加剂来提高电极容量。添加剂可影响材料的容量和活性,但Ni(OH)2的容量和活性主要由其结构和形态决定。近年投入市场的高密球形Ni(OH)2兼有高容量和高密度两项优良性能,是理想的电极活性材料。高密球形Ni(OH)2具有球粒状形态,有一定粒度大小及分布范围,具有高的振实密度(1.9~2.0 g/cm3)。传统的β-Ni(OH)2颗粒不规则,微孔体积30%,粒径范围较宽,振实密度为1.6 g/cm3。高密球形Ni(OH)2则能使电极单位体积的填充量提高20%,因而放电容量密度可达550 mA·h/cm3,而传统烧结式电极板的容量密度仅为400 mA·h/cm3。 电极膨胀是塑料黏结式和纤维板式镍电极面临的一个主要问题。βⅡβⅢ相间反应在过充电时要经历γ相和α相,不同相的密度差别较大,因而电极经历了膨胀收缩等过程,最终导致不可恢复性的膨胀,活性物粉化,孔体积增大,电极结构崩溃。使用含质量分数为7%左右的Cd或Zn的β-Ni(OH)2可以大大避免这一现象的发生。

空气中烧成镍电极浆料的研究

第8期 电子元件与材料 Vol.22 No.82003年8月 ELECTRONIC COMPONENTS & MATERIALS A u g. 2003 空气中烧成镍电极浆料的研究 周东祥1 邓传益1 夏义本 2 ot±± ??oo 430074 é?o£ 201800 ì???á???á??D2£᧷? ?á1?±í?÷ 粒度为–500目 玻璃粉的软化温度为450á£?è?a–300目 玻璃 加入硼粉系作为抗氧化剂 的大气中烧渗 此贱金属 镍电极可牢固地附着在陶瓷基体上 关键词: 镍电极 空气中烧成半导瓷 中图分类号: TN304 文献标识码:A 文章编号:1001-2028 08-0010-02 Study on the Paste for Ni Electrodes Prepared by Sintering in Atmosphere ZHOU Dong-xiang 1, CHEN Yong 1,2, DENG Chuan-yi 1, DAI Shao-xin 1, XIA Yi-ben 2 (1. Department of Electronic Science &Technology, Huazhong University of Science & Technology, Wuhan 430074, China; 2 Department of Electronic Materials, Shanghai University, Shanghai 201800, China in atmosphere. Under the above conditions, high adhesion of the electrode to the ceramic substrates and ohmic contact can be acquired. Key words : Ni electrode; paste; sintering in atmosphere; ohmic contact; semi-conducting ceramics 电极浆料是生产陶瓷元件的关键和基础材料钯 由于贵金属材料价格昂贵 为此由于有些镍浆必须在还原性气氛中烧 结 对设备要求高 笔者在这方面做了大 量的尝试 硼硅铅玻璃粉 镍粉在浆料 中的含量高 采用市 售镍粉 过500目的筛 镍粉经高温熔结 形成金属网络结构要靠 玻璃粘结其流变性很好 流变性很好的玻璃能流过金属网的细 小空隙 玻璃相不仅 能起附着粘结作用而有机载体的功用是粘结和悬浮浆料中的镍粉和玻璃粉 流变性在烧结过程中有机载体将全部挥发掉左右有机粘合剂用松 油醇溶液加邻苯二甲酸二丁酯制成 要在浆料中加一定量的硼粉作 为抗氧化剂 收稿日期2003-04-21基金项目 863 2001AA325040 陈勇湖北黄冈市人从事高温烧渗叠层敏感元件用的镍内电极的研究 E-mail: chy327@etang.com

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