一种有机介质电解／超声波连续制备纳米金属粉末的方法转让专利
申请号 : CN200510032672.1
文献号 : CN1676670B
文献日 : 2010-06-09
发明人 : 李元元 , 陈维平 , 叶国杰 , 龙雁
申请人 : 华南理工大学
摘要 :
本发明涉及纳米材料制备领域，具体是指一种有机介质电解/超声波连续制备纳米金属粉末的方法。该方法用隔膜将电解槽分隔成两部分，装有阴极的电解槽加入导电性有机溶液；装有阳极的电解槽加入无机电解水溶液。另外还可以在装有阴极的电解槽和装有阳极的电解槽中均加入同一种导电性有机溶液。电解槽隔膜选用阳离子交换膜或普通的物理隔膜。本发明适用范围广，既适用于相对氢而言的较活泼金属元素，也适用于相对氢而言的不活泼金属元素。电解效率高，制备成本低，生成的粉末易分散且稳定；所采用的装置结构简单，制造方便，并可实现连续生产，便于扩大以实现工业化生产。
权利要求 :
1.一种有机介质电解/超声波连续制备纳米金属粉末的方法，用隔膜将电解槽分隔成两部分，其特征在于：装有阴极的电解槽加入导电性有机溶液，所述的导电性有机溶液的配方如下：以1升的二甲基亚砜溶液或/和N，N二甲基甲酰胺溶液为基准，加入含有目标金属元素的无水盐30～50克，支持电解质20～100克，添加剂0.1～0.8克；装有阳极的电解槽加入无机电解水溶液，所述的无机电解水溶液的配方如下：在1升的水溶液中，加入含有目标金属元素的盐30～60克，支持电解质30～85克；所述的电解槽隔膜选用阳离子交换膜或普通的物理隔膜。
2.一种有机介质电解/超声波连续制备纳米金属粉末的方法，用隔膜将电解槽分隔成两部分，其特征在于：装有阴极的电解槽和装有阳极的电解槽均加入同一种导电性有机溶液，所述的导电性有机溶液的配方如下：以1升的二甲基亚砜溶液或/和N，N二甲基甲酰胺溶液为基准，加入含有目标金属元素的无水盐30～50克，支持电解质20～100克，添加剂0.1～0.8克。
3.根据权利要求1所述的一种有机介质电解/超声波连续制备纳米金属粉末的方法，其特征在于：在导电性有机溶液中所含有的目标金属元素的无水盐为目标金属元素的氯化盐、硝酸盐、硫酸盐其中的任意一种盐或它们的组合物，支持电解质为钾、钠、锂的硝酸盐、氯化盐、硫酸盐其中的任意一种盐或它们的组合物，添加剂为明胶或/和木质磺酸钠或/和硫脲；在无机电解水溶液中所含有的目标金属元素的盐为目标金属元素的氯化盐、硝酸盐、硫酸盐其中的任意一种盐或它们的组合物，支持电解质为钾、钠、铵的硝酸盐、氯化盐、硫酸盐其中的任意一种盐或它们的组合物。
4.根据权利要求2所述的一种有机介质电解/超声波连续制备纳米金属粉末的方法，其特征在于：在导电性有机溶液中所含有的目标金属元素的无水盐为目标金属元素的氯化盐、硝酸盐、硫酸盐其中的任意一种盐或它们的组合物，支持电解质为钾、钠、锂的硝酸盐、氯化盐、硫酸盐其中的任意一种盐或它们的组合物，添加剂为明胶或/和木质磺酸钠或/和硫脲。
5.根据权利要求3或4所述的一种有机介质电解/超声波连续制备纳米金属粉末的方法，其特征在于：所述的目标金属元素是指铁、锌、镍、铝、锰、钴、锡、铅、钛、钒、镉、钼、铬和铜中的任意一种。
说明书 :
技术领域
本发明涉及纳米材料制备领域，具体是指一种有机介质电解/超声波连续制备纳米金属粉末的方法。
背景技术
目前，国内外利用电解/超声波方法制备金属粉末的研究如《材料研究学会研讨会会刊》1995，372：75～81中公开了一种在同一电极上同时采用脉冲超声和脉冲电流制备结晶金属粉末的方法。又如《材料科学与工程》2002，18(4)：70～74中公开了一种采用超声波发生器与阴极结合制备铜粉的方法。这两种方法均是将电解及超声波处理安排在同一种无机电解水溶液体系中进行，它们都有一个共同的缺点：只适用于制备相对氢而言的不活泼金属或易表面钝化的纳米金属粉末。而对于相对氢而言的较活泼金属如锌、铁则不适合，因为，纳米金属粉末脱离阴极进入水溶液后，不存在阴极保护，较活泼的金属纳米粉末很容易与水或水中的氧发生化学反应而溶解掉。还有《金属学报》2000，36(6)：659～661中公开了一种使用异相电解质溶液电解制备金属粉末的方法，它采用上下分层的液相结构，上层为有机溶液，下层为无机电解水溶液，利用两者密度不同的物理性质实现上下分层。阴极圆筒置于两液相交界处，跨于两液相之中，并且不断旋转。当阴极圆筒在无机电解水溶液中时，发生电化学反应，金属在其上面析出，而阴极圆筒转动到有机溶液中时，由于有机溶液不导电，所以金属析出停止。然后使用高速有机液流方法使金属粉末脱离阴极。但是在这种方法中，由于金属粉末本身的重力、高速射流等其他因素的影响，从阴极上脱离出来的金属粉末极容易重新进入无机电解水溶液当中，使其很容易与水或水中的氧发生化学反应而溶解掉，生成的金属粉末实际上是难以收集和保护的，因而该方法不可能有工业化前景。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足之处，针对性地解决普通的电解/超声波制备纳米粉末方法存在的只适用于制备相对氢而言的不活泼金属或易表面钝化的纳米金属粉末问题。提出一种适用范围广，既适用于相对氢而言的不活泼金属元素，也适用于相对氢而言的较活泼金属元素的有机介质电解/超声波连续制备纳米金属粉末的方法。
本发明的目的是通过以下措施来实现的：
有机介质电解/超声波连续制备纳米金属粉末的方法，用隔膜将电解槽分隔成两部分，其特征在于装有阴极的电解槽加入导电性有机溶液；装有阳极的电解槽加入无机电解水溶液。另外还可以是：装有阴极的电解槽和装有阳极的电解槽均加入同一种导电性有机溶液。
上述方法中所述的导电性有机溶液的配方如下：以1升的二甲基亚砜溶液或/和N，N二甲基甲酰胺溶液为基准，加入含有目标金属元素的无水盐30～50克，支持电解质20～100克，添加剂0.1～0.8克，其中，含有目标金属元素的无水盐为目标金属元素的氯化盐、硝酸盐、硫酸盐其中的任意一种盐或它们的组合物；支持电解质为钾、钠、锂的硝酸盐、氯化盐、硫酸盐其中的任意一种盐或它们的组合物；添加剂为明胶或/和木质磺酸钠或/和硫脲。
上述方法中的无机电解水溶液的配方如下：在1升的水溶液中，加入含有目标金属元素的盐30～60克，支持电解质30～85克，其中含有目标金属元素的盐为目标金属元素的氯化盐、硝酸盐、硫酸盐其中的任意一种盐或它们的组合物。支持电解质为钾、钠、铵的硝酸盐、氯化盐、硫酸盐其中的任意一种盐或它们的组合物。
上述方法中所述的目标金属元素是指铁、锌、镍、铝、锰、钴、锡、铅、钛、钒、镉、钼、铬和铜中的任意一种。
上述方法中所述的隔膜为阳离子交换膜或普通的物理隔膜。
与现有技术中的制备方法相比，本发明具有如下主要优点：
1、本发明适用范围广，既适用于相对氢而言的不活泼金属元素，也适用于相对氢而言的较活泼金属元素，在理论上说，只要能电解沉积的物质，都可以采用本方法技术制备所需要的纳米金属粉末。
2、本发明电解效率高，由于理论上不发生无效率电解，因而本方法的电解效率高达百分之八十五以上。解决了以往在同一种无机电解水溶液体系中进行电解及超声波处理的方法的不足。
3、本发明利用超声波方法剥离金属粉末易于实现，效果明显，解决了普通电解中刮粉难的问题。
4、本发明采用超声振动，它所产生的射流能使沉积在阴极表面的金属迅速脱离阴极表面并随溶液的流动分散在整个溶液中，防止颗粒的长大，有效地控制了粉末粒度，以便制备出合格的纳米金属粉末。
5、本发明采用超声波还能使金属粉末易于在溶液中分散，在一定程度上抑制了金属粉末的团聚，生成的金属粉末粒径均匀。
6、本发明采用导电性有机溶液与电解质水溶液相比纳米粉末更易分散且稳定。
7、本发明制备成本低，特别是对于高熔点金属，目前一般需采用高能如激光热蒸发技术制备纳米粉末，成本很高。采用本方法制备则可以大大降低制备成本，因此具有明显的技术优势。
8、所采用装置结构简单，制造方便，并可实现连续生产；便于扩大以实现工业化生产。
本发明的目的是通过以下措施来实现的：
有机介质电解/超声波连续制备纳米金属粉末的方法，用隔膜将电解槽分隔成两部分，其特征在于装有阴极的电解槽加入导电性有机溶液；装有阳极的电解槽加入无机电解水溶液。另外还可以是：装有阴极的电解槽和装有阳极的电解槽均加入同一种导电性有机溶液。
上述方法中所述的导电性有机溶液的配方如下：以1升的二甲基亚砜溶液或/和N，N二甲基甲酰胺溶液为基准，加入含有目标金属元素的无水盐30～50克，支持电解质20～100克，添加剂0.1～0.8克，其中，含有目标金属元素的无水盐为目标金属元素的氯化盐、硝酸盐、硫酸盐其中的任意一种盐或它们的组合物；支持电解质为钾、钠、锂的硝酸盐、氯化盐、硫酸盐其中的任意一种盐或它们的组合物；添加剂为明胶或/和木质磺酸钠或/和硫脲。
上述方法中的无机电解水溶液的配方如下：在1升的水溶液中，加入含有目标金属元素的盐30～60克，支持电解质30～85克，其中含有目标金属元素的盐为目标金属元素的氯化盐、硝酸盐、硫酸盐其中的任意一种盐或它们的组合物。支持电解质为钾、钠、铵的硝酸盐、氯化盐、硫酸盐其中的任意一种盐或它们的组合物。
上述方法中所述的目标金属元素是指铁、锌、镍、铝、锰、钴、锡、铅、钛、钒、镉、钼、铬和铜中的任意一种。
上述方法中所述的隔膜为阳离子交换膜或普通的物理隔膜。
与现有技术中的制备方法相比，本发明具有如下主要优点：
1、本发明适用范围广，既适用于相对氢而言的不活泼金属元素，也适用于相对氢而言的较活泼金属元素，在理论上说，只要能电解沉积的物质，都可以采用本方法技术制备所需要的纳米金属粉末。
2、本发明电解效率高，由于理论上不发生无效率电解，因而本方法的电解效率高达百分之八十五以上。解决了以往在同一种无机电解水溶液体系中进行电解及超声波处理的方法的不足。
3、本发明利用超声波方法剥离金属粉末易于实现，效果明显，解决了普通电解中刮粉难的问题。
4、本发明采用超声振动，它所产生的射流能使沉积在阴极表面的金属迅速脱离阴极表面并随溶液的流动分散在整个溶液中，防止颗粒的长大，有效地控制了粉末粒度，以便制备出合格的纳米金属粉末。
5、本发明采用超声波还能使金属粉末易于在溶液中分散，在一定程度上抑制了金属粉末的团聚，生成的金属粉末粒径均匀。
6、本发明采用导电性有机溶液与电解质水溶液相比纳米粉末更易分散且稳定。
7、本发明制备成本低，特别是对于高熔点金属，目前一般需采用高能如激光热蒸发技术制备纳米粉末，成本很高。采用本方法制备则可以大大降低制备成本，因此具有明显的技术优势。
8、所采用装置结构简单，制造方便，并可实现连续生产；便于扩大以实现工业化生产。
具体实施方式
实施例1
用杜邦324全氟阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分。在装有阴极的电解槽中加入导电性有机溶液。导电性有机溶液的具体配方为：以1升二甲基亚砜溶液为基准，加入无水氯化亚铁或无水二氯化镍或无水二氯化钴40克；无水硝酸钠或无水氯化钠或无水硫酸钠80克；明胶0.1克，木质磺酸钠0.15克，硫脲0.15克。在装有阳极的电解槽中加入无机电解水溶液，无机电解水溶液的具体配方为：在1升水溶液中加入氯化亚铁或二氯化镍或二氯化钴50克；氯化铵或硫酸铵或硝酸铵40克，硝酸钠或硫酸钠或氯化钠15克。阳极电极使用不溶性电极，材料为石墨，阴极电极选择不锈钢作为材料。阴极与超声波发生器分离，它们之间的距离为18毫米。阳极电极与阴极电极之间的距离为40毫米。电解电源为直流稳压电源。电解时间为1小时40分钟。阴极电极的电流密度为1.83千安/平方米。室温为25摄氏度，电解制备过程中电解液的温度为52摄氏度。装有阳极的电解槽中的金属阳离子在电场力的作用下通过隔膜进入到装有阴极的电解槽中，在阴极电极表面或表面附近的液层中进行电化学反应生成所需要的金属粉末。上述金属阳离子是由可溶性阳极通过氧化还原反应生成或/和由无机电解水溶液中的目标金属阳离子提供。同时超声波发生器产生超声波，在超声波的震动与空化作用下产生的高压射流，使金属粉末颗粒在还没有来得及长大时就被脱离出阴极表面并分散悬浮在导电性有机溶液当中，超声空化产生的巨大压力或射流又能将溶液中的大颗粒粉碎。剥落出来的金属颗粒散落在导电性有机溶液当中不与外界的空气接触，即使是相对氢而言的较活泼金属也不会跟导电性有机溶液发生反应。超声波又有效地抑制了金属粉末的团聚，使其更好地分散、悬浮在导电性有机溶液当中。对含有金属粉末的导电性有机溶液进行离心分离，真空干燥，反复洗涤，获得了金属粉末。经过X射线衍射分析获知，生成平均晶粒大小约为68纳米的铁粉3.61克或平均晶粒大小约为75纳米的镍粉3.45克或平均晶粒大小约为72纳米的钴粉3.32克，它们的电流效率分别为92.3％、89.9％和88.2％。经过SA-CP4离心沉降式粒度分析仪分析得到，所生成的铁粉或镍粉或钴粉的平均粒度均在100纳米以下。
实施例2
用杜邦324全氟阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分。在装有阴极的电解槽中加入导电性有机溶液。导电性有机溶液的具体配方为：以500毫升N，N二甲基甲酰胺溶液和500毫升二甲基亚砜为基准，加入无水硫酸铜15克，无水氯化铜20克，无水硝酸铜15克；无水硝酸钠或无水硫酸钠或无水氯化钠45克，无水氯化钾或无水硫酸钾或无水硝酸钾55克；木质磺酸钠0.3克，硫脲0.1克。在装有阳极的电解槽中加入无机电解水溶液，无机电解水溶液的具体配方为：在1升水溶液中加入硫酸铜25克，氯化铜15克，硝酸铜20克；氯化铵或硫酸铵或硝酸铵40克，氯化钾或硫酸钾或硝酸钾45克。阳极电极使用可溶性电极，材料为铜。阴极电极也选择铜作为材料。阴极与超声波发生器分离，它们之间的距离为20毫米。阳极电极与阴极电极之间的距离为40毫米。电解电源为直流稳压电源。阴极电极的电流密度为2.15千安/平方米。室温为24摄氏度，电解制备过程中电解液的温度为52摄氏度。电解的具体过程如实施例1。经过1小时40分钟后，对含有金属粉末的导电性有机溶液进行离心分离，真空干燥，反复洗涤，获得了金属粉末。经过X射线衍射分析获知，生成平均晶粒大小约为70纳米的铜粉3.56克，电流效率为92.8％。经过SA-CP4离心沉降式粒度分析仪分析得到，所生成的铜粉的平均粒度在100纳米以下。
实施例3
用杜邦324全氟阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分。在装有阴极的电解槽中加入导电性有机溶液。导电性有机溶液的具体配方为：以1升N，N二甲基甲酰胺溶液为基准，加入无水硫酸锌或无水硫酸镉20克，无水硝酸锌或无水硝酸镉25克；无水硝酸钠或无水硫酸钠或无水氯化钠40克，无水氯化钾或无水硫酸钾或无水硝酸钾35克，无水硝酸锂或无水硫酸锂或无水氯化锂15克；明胶0.15克，硫脲0.15克。在装有阳极的电解槽中加入无机电解水溶液，无机电解水溶液的具体配方为：在1升水溶液中加入硝酸锌或硝酸镉25克，氯化锌或氯化镉20克；氯化钾或硫酸钾或硝酸钾30克。阳极电极使用不溶性电极，材料为石墨。阴极电极选择不锈钢作为材料。阴极与超声波发生器分离，它们之间的距离为18毫米。阳极电极与阴极电极之间的距离为35毫米。电解电源为直流稳压电源。阴极电极的电流密度为2.4千安/平方米。室温为25摄氏度，电解制备过程中电解液的温度为58摄氏度。电解的具体过程如实施例1。经过1小时45分钟后，对含有金属粉末的导电性有机溶液进行离心分离，真空干燥，反复洗涤，获得了金属粉末。经过X射线衍射分析获知，生成平均晶粒大小约为68纳米的锌粉4.31克或平均晶粒大小约为59纳米的镉粉3.83克，它们的电流效率分别为86.4％和85.2％。经过SA-CP4离心沉降式粒度分析仪分析得到，所生成的锌粉或镉粉的平均粒度均在100纳米以下。
实施例4
用普通物理性隔膜将电解槽分隔成两部分。在装有阴极的电解槽中加入导电性有机溶液。导电性有机溶液的具体配方为：以1升N，N二甲基甲酰胺溶液为基准，加入无水硫酸铝25克，无水氯化铝15克；无水氯化钾或无水硫酸钾或无水硝酸钾35克，无水硝酸锂或无水硫酸锂或无水氯化锂45克；明胶0.15克，木质磺酸钠0.2克。在装有阳极的电解槽加入1升与装有阴极的电解槽中相同的导电性有机溶液。阳极电极使用可溶性电极，材料为铝。阴极电极选择不锈钢作为材料。阴极与超声波发生器分离，它们之间的距离为18毫米。阳极电极与阴极电极之间的距离为40毫米。电解电源为直流稳压电源。阴极电极的电流密度为1.94千安/平方米。室温为26摄氏度，电解制备过程中电解液的温度为56摄氏度。电解的具体过程如实施例1。经过1小时40分钟后，对含有金属粉末的导电性有机溶液进行离心分离，真空干燥，反复洗涤，获得了金属粉末。经过X射线衍射分析获知，生成平均晶粒大小约为70纳米的铝粉3.76克，电流效率为88.3％。经过SA-CP4离心沉降式粒度分析仪分析得到，所生成的铝粉的平均粒度在100纳米以下。
实施例5
用杜邦324全氟阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分。在装有阴极的电解槽中加入导电性有机溶液。导电性有机溶液的具体配方为：以400毫升N，N二甲基甲酰胺溶液和600毫升二甲基亚砜为基准，加入无水氯化锰20克，无水硝酸锰20克；无水硝酸钠或无水硫酸钠或无水氯化钠40克，无水硝酸锂或无水硫酸锂或无水氯化锂25克；木质磺酸钠0.25克。在装有阳极的电解槽中加入无机电解水溶液，无机电解水溶液的具体配方为：在1升水溶液中加入硫酸锰35克，硝酸锰20克；氯化铵或硫酸铵或硝酸铵40克，硝酸钠或硫酸钠或氯化钠15克，氯化钾或硫酸钾或硝酸钾15克。阳极电极使用不溶性电极，材料为石墨。阴极电极选择不锈钢作为材料。阴极电极与超声波发生器结合在一起。阳极电极与阴极电极之间的距离为35毫米。电解电源为直流稳压电源。阴极电极的电流密度为2.1千安/平方米。室温为26摄氏度，电解制备过程中电解液的温度为54摄氏度。电解的具体过程如实施例1。经过1小时50分钟后，对含有金属粉末的导电性有机溶液进行离心分离，真空干燥，反复洗涤，获得了金属粉末。经过X射线衍射分析获知，生成平均晶粒大小约为73纳米的锰粉3.58克，电流效率为87.5％。经过SA-CP4离心沉降式粒度分析仪分析得到，所生成的锰粉的平均粒度在100纳米以下。
实施例6
用杜邦324全氟阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分。在装有阴极的电解槽中加入导电性有机溶液。导电性有机溶液的具体配方为：以1升二甲基亚砜溶液为基准，加入无水硝酸锡或无水硝酸铅30克；无水氯化钾或无水硫酸钾或无水硝酸钾85克；硫脲0.3克。在装有阳极的电解槽中加入无机电解水溶液，无机电解水溶液的具体配方为：在1升水溶液中加入硝酸锡或硝酸铅35克；硝酸钠或硫酸钠或氯化钠40克。阳极电极使用不溶性电极，材料为石墨。阴极电极的材料选择不锈钢。阴极与超声波发生器分离，它们之间的距离为16毫米。阳极电极与阴极电极之间的距离为40毫米。电解电源为直流稳压电源。阴极电极的电流密度为2.2千安/平方米。室温为23摄氏度，电解制备过程中电解液的温度为55摄氏度。电解的具体过程如实施例1。经过1小时50分钟后，对含有金属粉末的导电性有机溶液进行离心分离，真空干燥，反复洗涤，获得了金属粉末。经过X射线衍射分析获知，生成平均晶粒大小约为85纳米的锡粉3.82克或平均晶粒大小约为77纳米的铅粉3.77克，它们的电流效率分别为85.8％和87.2％。经过SA-CP4离心沉降式粒度分析仪分析得到，所生成的锡粉或铅粉的平均粒度均在100纳米以下。
实施例7
用杜邦324全氟阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分。在装有阴极的电解槽中加入导电性有机溶液。导电性有机溶液的具体配方为：以600毫升N，N二甲基甲酰胺溶液和400毫升二甲基亚砜为基准，加入无水硫酸钛或无水硫酸钒40克；无水硝酸锂或无水硫酸锂或无水氯化锂20克；明胶0.2克，木质磺酸钠0.2克，硫脲0.3克。在装有阳极的电解槽中加入无机电解水溶液，无机电解水溶液的具体配方为：在1升水溶液中加入硫酸钛或硫酸钒35克，氯化钛或氯化钒20克；硝酸钠或硫酸钠或氯化钠25克，氯化钾或硫酸钾或硝酸钾25克。阳极电极使用不溶性电极，材料为石墨。阴极电极的材料选择不锈钢。阴极与超声波发生器分离，它们之间的距离为18毫米。阳极电极与阴极电极之间的距离为35毫米。电解电源为可控脉冲电源，频率为2千赫兹。阴极电极的电流密度为1.98千安/平方米。室温为28摄氏度，电解制备过程中电解液的温度为58摄氏度。电解的具体过程如实施例1。经过1小时45分钟后，对含有金属粉末的导电性有机溶液进行离心分离，真空干燥，反复洗涤，获得了金属粉末。经过X射线衍射分析获知，生成平均晶粒大小约为79纳米的钛粉3.34克或平均晶粒大小约为74纳米的钒粉3.45克，它们的电流效率分别为87.1％和86.9％。经过SA-CP4离心沉降式粒度分析仪分析得到，所生成的钛粉或钒粉的平均粒度均在100纳米以下。
实施例8
用杜邦324全氟阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分。在装有阴极的电解槽中加入导电性有机溶液。导电性有机溶液的具体配方为：以1升N，N二甲基甲酰胺溶液为基准，加入无水三氯化铬或无水氯化钼35克；无水硝酸钠或无水硫酸钠或无水氯化钠30克，无水氯化钾或无水硫酸钾或无水硝酸钾35克，无水硝酸锂或无水硫酸锂或无水氯化锂15克；明胶0.3克。在装有阳极的电解槽中加入无机电解水溶液，无机电解水溶液的具体配方为：在1升水溶液中加入硫酸铬或硫酸钼30克；氯化铵或硫酸铵或硝酸铵30克。阳极电极使用不溶性电极，材料为石墨。阴极电极选择不锈钢作为材料。阴极与超声波发生器分离，它们之间的距离为20毫米。阳极电极与阴极电极之间的距离为35毫米。电解电源为直流稳压电源。阴极电极的电流密度为2.23千安/平方米。室温为24摄氏度，电解制备过程中电解液的温度为54摄氏度。电解的具体过程如实施例1。经过1小时50分钟后，对含有金属粉末的导电性有机溶液进行离心分离，真空干燥，反复洗涤，获得了金属粉末。经过X射线衍射分析获知，生成平均晶粒大小约为86纳米的铬粉3.82克或平均晶粒大小约为77纳米的钼粉3.63克，它们的电流效率分别为86.6％和88.2％。经过SA-CP4离心沉降式粒度分析仪分析得到，所生成的铬粉或钼粉的平均粒度均在100纳米以下。
用杜邦324全氟阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分。在装有阴极的电解槽中加入导电性有机溶液。导电性有机溶液的具体配方为：以1升二甲基亚砜溶液为基准，加入无水氯化亚铁或无水二氯化镍或无水二氯化钴40克；无水硝酸钠或无水氯化钠或无水硫酸钠80克；明胶0.1克，木质磺酸钠0.15克，硫脲0.15克。在装有阳极的电解槽中加入无机电解水溶液，无机电解水溶液的具体配方为：在1升水溶液中加入氯化亚铁或二氯化镍或二氯化钴50克；氯化铵或硫酸铵或硝酸铵40克，硝酸钠或硫酸钠或氯化钠15克。阳极电极使用不溶性电极，材料为石墨，阴极电极选择不锈钢作为材料。阴极与超声波发生器分离，它们之间的距离为18毫米。阳极电极与阴极电极之间的距离为40毫米。电解电源为直流稳压电源。电解时间为1小时40分钟。阴极电极的电流密度为1.83千安/平方米。室温为25摄氏度，电解制备过程中电解液的温度为52摄氏度。装有阳极的电解槽中的金属阳离子在电场力的作用下通过隔膜进入到装有阴极的电解槽中，在阴极电极表面或表面附近的液层中进行电化学反应生成所需要的金属粉末。上述金属阳离子是由可溶性阳极通过氧化还原反应生成或/和由无机电解水溶液中的目标金属阳离子提供。同时超声波发生器产生超声波，在超声波的震动与空化作用下产生的高压射流，使金属粉末颗粒在还没有来得及长大时就被脱离出阴极表面并分散悬浮在导电性有机溶液当中，超声空化产生的巨大压力或射流又能将溶液中的大颗粒粉碎。剥落出来的金属颗粒散落在导电性有机溶液当中不与外界的空气接触，即使是相对氢而言的较活泼金属也不会跟导电性有机溶液发生反应。超声波又有效地抑制了金属粉末的团聚，使其更好地分散、悬浮在导电性有机溶液当中。对含有金属粉末的导电性有机溶液进行离心分离，真空干燥，反复洗涤，获得了金属粉末。经过X射线衍射分析获知，生成平均晶粒大小约为68纳米的铁粉3.61克或平均晶粒大小约为75纳米的镍粉3.45克或平均晶粒大小约为72纳米的钴粉3.32克，它们的电流效率分别为92.3％、89.9％和88.2％。经过SA-CP4离心沉降式粒度分析仪分析得到，所生成的铁粉或镍粉或钴粉的平均粒度均在100纳米以下。
实施例2
用杜邦324全氟阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分。在装有阴极的电解槽中加入导电性有机溶液。导电性有机溶液的具体配方为：以500毫升N，N二甲基甲酰胺溶液和500毫升二甲基亚砜为基准，加入无水硫酸铜15克，无水氯化铜20克，无水硝酸铜15克；无水硝酸钠或无水硫酸钠或无水氯化钠45克，无水氯化钾或无水硫酸钾或无水硝酸钾55克；木质磺酸钠0.3克，硫脲0.1克。在装有阳极的电解槽中加入无机电解水溶液，无机电解水溶液的具体配方为：在1升水溶液中加入硫酸铜25克，氯化铜15克，硝酸铜20克；氯化铵或硫酸铵或硝酸铵40克，氯化钾或硫酸钾或硝酸钾45克。阳极电极使用可溶性电极，材料为铜。阴极电极也选择铜作为材料。阴极与超声波发生器分离，它们之间的距离为20毫米。阳极电极与阴极电极之间的距离为40毫米。电解电源为直流稳压电源。阴极电极的电流密度为2.15千安/平方米。室温为24摄氏度，电解制备过程中电解液的温度为52摄氏度。电解的具体过程如实施例1。经过1小时40分钟后，对含有金属粉末的导电性有机溶液进行离心分离，真空干燥，反复洗涤，获得了金属粉末。经过X射线衍射分析获知，生成平均晶粒大小约为70纳米的铜粉3.56克，电流效率为92.8％。经过SA-CP4离心沉降式粒度分析仪分析得到，所生成的铜粉的平均粒度在100纳米以下。
实施例3
用杜邦324全氟阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分。在装有阴极的电解槽中加入导电性有机溶液。导电性有机溶液的具体配方为：以1升N，N二甲基甲酰胺溶液为基准，加入无水硫酸锌或无水硫酸镉20克，无水硝酸锌或无水硝酸镉25克；无水硝酸钠或无水硫酸钠或无水氯化钠40克，无水氯化钾或无水硫酸钾或无水硝酸钾35克，无水硝酸锂或无水硫酸锂或无水氯化锂15克；明胶0.15克，硫脲0.15克。在装有阳极的电解槽中加入无机电解水溶液，无机电解水溶液的具体配方为：在1升水溶液中加入硝酸锌或硝酸镉25克，氯化锌或氯化镉20克；氯化钾或硫酸钾或硝酸钾30克。阳极电极使用不溶性电极，材料为石墨。阴极电极选择不锈钢作为材料。阴极与超声波发生器分离，它们之间的距离为18毫米。阳极电极与阴极电极之间的距离为35毫米。电解电源为直流稳压电源。阴极电极的电流密度为2.4千安/平方米。室温为25摄氏度，电解制备过程中电解液的温度为58摄氏度。电解的具体过程如实施例1。经过1小时45分钟后，对含有金属粉末的导电性有机溶液进行离心分离，真空干燥，反复洗涤，获得了金属粉末。经过X射线衍射分析获知，生成平均晶粒大小约为68纳米的锌粉4.31克或平均晶粒大小约为59纳米的镉粉3.83克，它们的电流效率分别为86.4％和85.2％。经过SA-CP4离心沉降式粒度分析仪分析得到，所生成的锌粉或镉粉的平均粒度均在100纳米以下。
实施例4
用普通物理性隔膜将电解槽分隔成两部分。在装有阴极的电解槽中加入导电性有机溶液。导电性有机溶液的具体配方为：以1升N，N二甲基甲酰胺溶液为基准，加入无水硫酸铝25克，无水氯化铝15克；无水氯化钾或无水硫酸钾或无水硝酸钾35克，无水硝酸锂或无水硫酸锂或无水氯化锂45克；明胶0.15克，木质磺酸钠0.2克。在装有阳极的电解槽加入1升与装有阴极的电解槽中相同的导电性有机溶液。阳极电极使用可溶性电极，材料为铝。阴极电极选择不锈钢作为材料。阴极与超声波发生器分离，它们之间的距离为18毫米。阳极电极与阴极电极之间的距离为40毫米。电解电源为直流稳压电源。阴极电极的电流密度为1.94千安/平方米。室温为26摄氏度，电解制备过程中电解液的温度为56摄氏度。电解的具体过程如实施例1。经过1小时40分钟后，对含有金属粉末的导电性有机溶液进行离心分离，真空干燥，反复洗涤，获得了金属粉末。经过X射线衍射分析获知，生成平均晶粒大小约为70纳米的铝粉3.76克，电流效率为88.3％。经过SA-CP4离心沉降式粒度分析仪分析得到，所生成的铝粉的平均粒度在100纳米以下。
实施例5
用杜邦324全氟阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分。在装有阴极的电解槽中加入导电性有机溶液。导电性有机溶液的具体配方为：以400毫升N，N二甲基甲酰胺溶液和600毫升二甲基亚砜为基准，加入无水氯化锰20克，无水硝酸锰20克；无水硝酸钠或无水硫酸钠或无水氯化钠40克，无水硝酸锂或无水硫酸锂或无水氯化锂25克；木质磺酸钠0.25克。在装有阳极的电解槽中加入无机电解水溶液，无机电解水溶液的具体配方为：在1升水溶液中加入硫酸锰35克，硝酸锰20克；氯化铵或硫酸铵或硝酸铵40克，硝酸钠或硫酸钠或氯化钠15克，氯化钾或硫酸钾或硝酸钾15克。阳极电极使用不溶性电极，材料为石墨。阴极电极选择不锈钢作为材料。阴极电极与超声波发生器结合在一起。阳极电极与阴极电极之间的距离为35毫米。电解电源为直流稳压电源。阴极电极的电流密度为2.1千安/平方米。室温为26摄氏度，电解制备过程中电解液的温度为54摄氏度。电解的具体过程如实施例1。经过1小时50分钟后，对含有金属粉末的导电性有机溶液进行离心分离，真空干燥，反复洗涤，获得了金属粉末。经过X射线衍射分析获知，生成平均晶粒大小约为73纳米的锰粉3.58克，电流效率为87.5％。经过SA-CP4离心沉降式粒度分析仪分析得到，所生成的锰粉的平均粒度在100纳米以下。
实施例6
用杜邦324全氟阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分。在装有阴极的电解槽中加入导电性有机溶液。导电性有机溶液的具体配方为：以1升二甲基亚砜溶液为基准，加入无水硝酸锡或无水硝酸铅30克；无水氯化钾或无水硫酸钾或无水硝酸钾85克；硫脲0.3克。在装有阳极的电解槽中加入无机电解水溶液，无机电解水溶液的具体配方为：在1升水溶液中加入硝酸锡或硝酸铅35克；硝酸钠或硫酸钠或氯化钠40克。阳极电极使用不溶性电极，材料为石墨。阴极电极的材料选择不锈钢。阴极与超声波发生器分离，它们之间的距离为16毫米。阳极电极与阴极电极之间的距离为40毫米。电解电源为直流稳压电源。阴极电极的电流密度为2.2千安/平方米。室温为23摄氏度，电解制备过程中电解液的温度为55摄氏度。电解的具体过程如实施例1。经过1小时50分钟后，对含有金属粉末的导电性有机溶液进行离心分离，真空干燥，反复洗涤，获得了金属粉末。经过X射线衍射分析获知，生成平均晶粒大小约为85纳米的锡粉3.82克或平均晶粒大小约为77纳米的铅粉3.77克，它们的电流效率分别为85.8％和87.2％。经过SA-CP4离心沉降式粒度分析仪分析得到，所生成的锡粉或铅粉的平均粒度均在100纳米以下。
实施例7
用杜邦324全氟阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分。在装有阴极的电解槽中加入导电性有机溶液。导电性有机溶液的具体配方为：以600毫升N，N二甲基甲酰胺溶液和400毫升二甲基亚砜为基准，加入无水硫酸钛或无水硫酸钒40克；无水硝酸锂或无水硫酸锂或无水氯化锂20克；明胶0.2克，木质磺酸钠0.2克，硫脲0.3克。在装有阳极的电解槽中加入无机电解水溶液，无机电解水溶液的具体配方为：在1升水溶液中加入硫酸钛或硫酸钒35克，氯化钛或氯化钒20克；硝酸钠或硫酸钠或氯化钠25克，氯化钾或硫酸钾或硝酸钾25克。阳极电极使用不溶性电极，材料为石墨。阴极电极的材料选择不锈钢。阴极与超声波发生器分离，它们之间的距离为18毫米。阳极电极与阴极电极之间的距离为35毫米。电解电源为可控脉冲电源，频率为2千赫兹。阴极电极的电流密度为1.98千安/平方米。室温为28摄氏度，电解制备过程中电解液的温度为58摄氏度。电解的具体过程如实施例1。经过1小时45分钟后，对含有金属粉末的导电性有机溶液进行离心分离，真空干燥，反复洗涤，获得了金属粉末。经过X射线衍射分析获知，生成平均晶粒大小约为79纳米的钛粉3.34克或平均晶粒大小约为74纳米的钒粉3.45克，它们的电流效率分别为87.1％和86.9％。经过SA-CP4离心沉降式粒度分析仪分析得到，所生成的钛粉或钒粉的平均粒度均在100纳米以下。
实施例8
用杜邦324全氟阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分。在装有阴极的电解槽中加入导电性有机溶液。导电性有机溶液的具体配方为：以1升N，N二甲基甲酰胺溶液为基准，加入无水三氯化铬或无水氯化钼35克；无水硝酸钠或无水硫酸钠或无水氯化钠30克，无水氯化钾或无水硫酸钾或无水硝酸钾35克，无水硝酸锂或无水硫酸锂或无水氯化锂15克；明胶0.3克。在装有阳极的电解槽中加入无机电解水溶液，无机电解水溶液的具体配方为：在1升水溶液中加入硫酸铬或硫酸钼30克；氯化铵或硫酸铵或硝酸铵30克。阳极电极使用不溶性电极，材料为石墨。阴极电极选择不锈钢作为材料。阴极与超声波发生器分离，它们之间的距离为20毫米。阳极电极与阴极电极之间的距离为35毫米。电解电源为直流稳压电源。阴极电极的电流密度为2.23千安/平方米。室温为24摄氏度，电解制备过程中电解液的温度为54摄氏度。电解的具体过程如实施例1。经过1小时50分钟后，对含有金属粉末的导电性有机溶液进行离心分离，真空干燥，反复洗涤，获得了金属粉末。经过X射线衍射分析获知，生成平均晶粒大小约为86纳米的铬粉3.82克或平均晶粒大小约为77纳米的钼粉3.63克，它们的电流效率分别为86.6％和88.2％。经过SA-CP4离心沉降式粒度分析仪分析得到，所生成的铬粉或钼粉的平均粒度均在100纳米以下。