Applications of Nickel Compounds in Ceramics

Abstract

large portion of the nickel consumed by the ceramic industry is supplied in the form of oxides or sulfates. The utility of these compounds is based on a relatively small number of their inherent properties. One of the first of these is the ability of nickel oxide to absorb light selectively, as, for example, when the oxide is used to produce a colored glass or a colored pigment. A second use of nickel depends upon the ease with which nickel can be replaced by iron, as in a plating solution. The use of nickel in porcelain enamel ground coat compositions is dependent upon the ability of nickel to promote the adherence of the enamel to iron and upon the effect of nickel on the viscous properties of. the enamel. Nickel oxide is used in ferrite-type compositions as a means of improving the magnetic and electrical properties of these materials. The use of metallic nickel in the ceramic industry is due mostly to the properties obtained in nickel-bearing alloys. Such materials owe their utility to such qualities as good oxidation resistance, high fusion temperature, and good corrosion resistance. Their use in thermocouples is dependent upon their high thermoelectric power, which is also proportional to the temperature to which the couple is exposed. The various uses in the ceramic industry of nickel and nickel compounds are discussed in some detail. Most of the discussion concerns ceramic products in which nickel compounds form some part of the composition. In addition, a brief review is given of the use of nickel in equipment for the production of ceramic products.

Salinity-Induced Changes in Heavy Metal Behavior and Mobility in Semi-Arid Coastal Aquifers: A Comprehensive Review

“…Ni has varying oxidation states ranging from −1 to +4, with the most stable being Ni 2+ , where soluble forms with sulfides are most common in natural systems [124]. Industrial usage, such as electroplating [125], electronics, batteries [126], ceramics [127,128], nickel alloys, etc., have increased the exploitation of metals and resulted in anthropogenic inputs with elevated concentration in aquatic systems [129]. From these sources, Ni might be released from sulfides, oxides, and silicates [130].…”

Temperature resistant red and purple ceramic pigments based on the solid solution series BaZn2−xNixSi2O7 and BaMg2−xNixSi2O7

“…Furthermore, there are hints in the literature that such a colour was also obtained by Ni-containing glazes but without more detailed information on composition or coordination [21]. However, a reddish inorganic pigment with Ni 2þ -ions as the chromophore could not be found in the literature.…”

Nickel’s Birthday Party

“…。" 此时，镍伯爵正倚在沙发上，和众多好友谈笑风生。只见镍伯爵身着白色衬衣，外套银灰色西 装，真是风姿绰约。我迫不及待地说："金属镍在空气中很稳定，它不像铜或铁那样，时间长了会产 生铜绿、铁锈，它时时刻刻都是闪亮耀人的，也因此被用来镀在金属表面，起到抗腐蚀的作用 [2] 。" 管家笑着说道："先生了解得挺多嘛！可是，镍伯爵耐腐蚀的才能可不止于此哦。镍在化学界可谓 是坚如磐石、刀枪不入，就连氧化魔王氟单质也拿镍毫无办法。正是利用这一特性，使用镍制试管 得以对氟进行研究 [3] [2] 。" "铬夫人和镍伯爵总像热恋中的情侣一样，如胶似漆，浴火而生。因此，镍铬合金经常用在燃 气涡轮、反应堆、航天器等高温场景中 [2] 。" 在镍伯爵和镧伯爵的身边，围着一群活蹦乱跳的小孩子。我一脸疑惑，管家见状开口道："那 些是氢气，镧伯爵是稀土家族中的成员之一，我们伯爵和稀土家族的朋友们一旦聚会，就会有许多 氢气从四面八方赶来相聚，久久不肯散去。镍和稀土的合金能够吸附氢气，因此镍和稀土金属的合 金是优良的储氢材料，镍也因此可以制成镍氢电池，对未来清洁能源的普及使用做出了很大的贡 献 [2] 。" [1a] 。 " 管家仍在向我介绍硫酸镍，而我的注意力却跑到了旁边的一个瓶子里。瓶子里也装着一些蓝绿 色的晶体，看着和刚才的硫酸镍很是相像。我好奇地提问道： "管家先生，那个瓶子里也是硫酸镍么， 为什么要放到瓶子里密封起来呢？" "那个是硝酸镍，它非常容易潮解，在潮湿的空气中一会儿就成了一滩溶液，因此一定要将他 密封起来 [4] 。它和硫酸镍、氯化镍这些可溶性的镍盐一样，经常用在电镀行业中，为金属器件披上一 层镍的外衣，使它更耐腐蚀、耐磨损。除此之外，有机合成中也缺少不了二价镍离子的身影呢。 " "那瓶黑色的粉末是硫化镍么，我记得很多金属的硫化物都是黑色的呢。 "我一抬头便发现了一 片绿色中，那格外瞩目的一抹黑色。 "唉，没错。 "管家叹了口气，继续说道： "大多数物质都是热胀冷缩，但是硫化镍却是热缩冷 涨，这个反常的现象也引起了很多问题。我们用的钢化玻璃是由普通玻璃加热后骤冷得到的，个别 玻璃里面有极少量无法除去的硫化镍，在玻璃降温硬化后它还会继续膨胀，通常在钢化玻璃制造完 成的数十年之后，玻璃会突然爆裂，给人们带来了很大困扰 [5] 。 " 而另外两种难溶的镍盐就比较友好了。 "立方晶系的氧化镍的本领很强，在很多地方都有不可替 代的作用。它在古代就被用作陶瓷的釉料和搪瓷生产中 [6] ，紫外线灯使用的玻璃便是掺杂了9%氧化 镍得到的 [7] 。此外，氧化镍还可以用来制造太阳能电池 [8] 、镍镉电池，是新能源普及道路上不可或缺 的材料。 " "碳酸镍是向可溶性镍盐中加入碳酸盐溶液沉淀出来的浅绿色粉末，加入强酸则可以溶解，并 放出二氧化碳气体。碳酸镍常被用来制作棕色 [9] 、黄色颜料 [10] ，还经常被用来制备一些催化剂 [11] 。 " 参观完二楼，爬上陡峭的楼梯，来到了三层阁楼。 灯光略显昏暗，没有了派对的吵闹声，出奇地安静。 "这些是镍伯爵作为三价镍时候的经历。 " 说罢，管家拿出了刚刚的硫酸镍，放入试管中溶解，向其中加入氢氧化钠，顿时产生了带有淡绿色 的氢氧化镍沉淀。我疑惑道： "这不就是氢氧化镍么，和三价镍有什么关系。 "管家又拿出一些次氯 酸钠溶液，滴入试管中。顷刻间，淡绿色的沉淀变成了黑色。 "在碱性环境下用次氯酸钠氧化氢氧化 镍，得到的黑色便是NiOOH，它具有强氧化性，在碱性溶液中才能稳定存在。 " 说着，管家从柜子中拿出一瓶三氧化二镍(Ni 2 O 3 )，取一些粉末，加入稀硫酸后迅速冒出大量气 泡。 "这气泡可不是氢气，是氧气。三价镍在酸性环境下氧化性很强，它可以迅速将水氧化成氧气。 若加入的是盐酸，产生的可就是剧毒的氯气了。尽管如此，三价镍在有机合成中，作为选择性的氧 化剂，常常能巧妙地实现反应高产率地转化 [12] 。 " 镍伯爵可真是才华横溢，从机械制造，到药物合成；从古老钱币，到新型电池，镍的身影真是 无处不在啊！ 3 缤纷花园，五色俱全 作别了强氧化性的三价镍，回到二楼，管家又带我观赏一片"缤纷花园"。 "二价镍盐大多数都是绿色的，但是隐藏在绿色背后，却是缤纷的世界。"只见管家拿出了一 瓶黄色的粉末。"刚才的硫酸镍、硝酸镍、碳酸镍都是绿色的，氯化镍却与众不同。无水的氯化镍 是黄色的。但是，如若动一些手脚，可就完全不一样了。"说着，管家从下面拿出4个装有氯化镍的 试管，向里面加入了4种不同的无色液体。只见，随着固体的溶解，溶液也呈现出了绿、黄、蓝、紫 色 [13] [14] 。而加入的乙二 胺，三个乙二胺分子像蟹钳一样，牢牢地把镍离子夹住，分裂能更高，呈现更深的紫色。这种化合 物也因为它特殊的结构特征，被形象地称为螯合物。" 话音未落，管家拿起了一个写着丁二酮肟的瓶子，滴到试管中。鲜红色的沉淀像美丽的裙摆一 样，在试管中展开，轻盈优美。管家看着鲜红色的沉淀说道： "丁二酮肟是检测镍离子的'千里眼'， 她总是能在茫茫人海中精确地找到镍的身影，因此被用来作为检测镍含量的首选方法 [15] 。" 4 万物生息，镍来维系 "在自然界的微生物和植物的体内，也少不了镍伯爵的作用 [16] 。在人体中，虽然含量不高，但 镍的作用却是无可替代的。镍能刺激红细胞的再生，正常量的镍对胰岛素施展本领也有着重要的作 用，缺少镍甚至会影响到细胞的呼吸，可谓是至关重要 [17] 。" 而在这同时，几位姗姗来迟的一氧化碳却在镍伯爵庭院的门口被警卫拦下。我疑惑地问管家： "既然都是给镍伯爵庆生的好朋友，为何不让他们进来呢？"管家长舒一口气，解释道："这你就 有所不知了，一氧化碳很容易和镍结合起来，常温下生成液体的四羰基镍(Ni(CO) 4 )，这种物质有剧 毒，为了各位宾客的安全，还是不进去为好，毕竟好心也不能办了坏事嘛！不过，四羰基镍却是镍 工业很重要的一种物质。它多用于金属镍的精炼，将四羰基镍加热后，释放出一氧化碳气体，留下 的就是纯度很高的金属镍了 [18] 。" 生日派对落向尾声，我在这次奇妙的经历中感受到大千世界的奇妙，领略到化学知识的神奇之 处，其中丰富多彩的知识令我心驰神往。 参 考 文 献…”