纤维状超细镍粉前驱体制备过程的热力学分析

纤维状超细银粉前驱体制备过程的热力学分析湛菁,姚永林,张传福(中南大学冶金科学与工程学院,长沙410083)摘要:针对草酸盐配位沉淀•热分解述原法制备超细線粉过程中Ni2.-C2N2Hs-C2O42.-H2O体系的溶液平衡建立了热力学分析模型,并根据模型进行了和关计算,揭示了反应体系中各物质随pH值、乙二胺及草酸浓度的变化关系。结果表明,pH<l时,Ni主要以Ni2+形式存在;pH=1~7时,[Ni(C2O4)n]2-2n是Ni存在的主耍形式,[Ni]T随着[CQOJT的增人而增人;pH>7时,银与乙二胺的络合能力占据优势。最后在pH=6条件下制备得到了纤维状草酸银粉体。关键词:磔粉;溶液平衡;络合;乙二胺;草酸;pH值中图分类号:TQ138.1ThermodynamicsresearchofpreparationprocessforprecursoroffibrousnickelpowderZHANJing,YAOYonglin,ZHANGChuanfu(SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,ChangSha410083)Abstract:Thethermodynamicsmodeloftheprecipitation-coordinationequilibriuminNi2+-C2N2H»-C2O42-H2Osystemwasestablishedandthecalculationofthemodelwascarriedout.TherelationshipsofeachsubstanceinsolutionwithpHvalue,ethylenediamineandoxideacidwasrevealed.Theresultsshowthat,NiinsolutionexistsinNiz+and[Ni(C2O4)n]2-2nmainlyatpH<landpH=1〜7,respectively.WhenpH>7,thecomplexofNiandethylenediaminewillholdadvantage・Filly,thefibrousnickeloxalatewaspreparedatpH=6・Keywords:nickelpowder;solutionequilibrium;coordination;ethylenediamine;oxideacid;pHvalue0引言超细银粉具有极大的体积效应和表而效应,并具有良好的导热性和导电性,在电、磁、热、光、化学活性等方表现出许多特殊性质,广泛应用于硬质合金、催化剂、导电浆料、多层陶瓷电容器等许多领域目前制备超细繚粉的主要方法有琰基法141、液相还原法⑸、机械化学法⑹等。淡基法存在过程有毒的缺陷,液相还原法和机械化学法则难以控制粉末的形貌,因而不利于产品的大规模制备。以氨为配位剂,采用草酸盐沉淀法可以方便地制备出形貌可控的纤维状超细银粉前驱体17*10)。前驱体经热分解还原后便可制备得到多孔纤维状超细镰粉。但采用该法时制备体系pH值较高(~9),设备易于损耗,H耗费大量氨水给环境带來污染。本文采川乙二胺代替氨水,可以在中性条件下制备出纤维状超细银粉前驱体。重点计算了制备过程中Ni2+・QN2H8-C2O42--H2O体系的沉淀-配合平衡热力学,以确定沉淀法制备線粉前驱体过程中pH值、乙二胺及草酸浓度对沉淀过程的影响。基金项目:高等学校廊士学科点专项科研基金(新教师类)(20090162120086)作者简介:湛菁,(1974J,女,副教授,主要研究方向:特种功能粉体材料的制备研究。通信联系人:张传福,(1945-),男,教授,主耍研究方向:有色金属冶金新方法、冶金材料制备过程的计算模拟、特种粉体功能材料。E-mail:cfzhang@mail.csu.edu.cn1Ni2+-C2N2H8-C2O42-H2O系的离子平衡计算在Ni2+-C2N2H8-C2O42-H2O反应体系中,C2N2HX、C2O42一以及OH-均能与Ni2+发生一定程度的络合反应,各络合物的累积生成常数如表1所示M。表1络合物累积生成常数Tab・1Cumulativeformationconstantsofcomplexescomplexlg0complexIgPcomplexlg/?NiC2O45.3NKC2N2HQ2+7.52Ni(OH)+4.97Ni(C20d)22・7.64Ni(C2N2H8)22+13.84Ni(OH)28.55Ni(C2O4)34.8.5Ni(C2N2H8)32+1833Ni(OH)3・11.33同时,溶液中存在草酸与乙二胺的酸碱平衡反应,各反应平衡常数如表2所示⑴]。表2草酸与乙二胺的酸碱平衡反应常数Table2EquilibriumconstantsofoxalicacidandethylenediamineEquationIgK[Ni]T、[C2O4]T、[C2N2H8]T及[OH]T为各物质在溶液中的分析浓度,综合表1、表2,根据质量平衡和同时平衡原理,可以得到如下各式。[Ni]T-[Ni]-[Ni(OH)+]-[Ni(OH)2]-[Ni(OH)3-]-[Ni(C2O4)]-[Ni(C2O4)22-]-[Ni(C2O4)34-]-[Ni(C2N峋2+]-[Ni(C2N2H8)22+]-[Ni(C2N2H8)32+]=0[C2O4]T-[Ni(C2O4)]-2[Ni(C2O4)22.]-3[Ni(C2O4)34-]-[C2O4]-[H(C2O4).]-[H2(C2O4)]=0[C2N2H8]T・[C2N2H8]・[C2N2H9+]・[C2N2Hl02+]・[Ni(C2N2H8)2+]・2[Ni(C2N2H8)22+]...

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