專利名稱：一種鈷氧化物粉末的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金粉末制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鈷氧化物粉末的制備方法。
背景技術(shù)：
鈷氧化物粉末在電池、催化劑、陶瓷、顏料、玻璃等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。物理摻雜了超細(xì)鈷粉末的泡沫鎳電極具有較高的放電比容量和大電流充放電循環(huán)穩(wěn)定性，尤其隨著電池工業(yè)的迅速發(fā)展，鈷氧化物在電池中用量急劇增加。同時(shí)，對鈷氧化物的粒度及性能也提出更高的要求。隨著21世紀(jì)科技的飛速發(fā)展，各行業(yè)對鈷氧化物的要求越來越高，如CoO用作電池Ni (OH)2電極的添加成分，要求粒度在O. 5 20 μ m之間；用于制作電容器的Ba、Ti基絕緣陶瓷材料,則要求鈷氧化物的平均粒徑小于O. 2μπι;用于制作磁頭的非磁性陶瓷，粒徑要 求為2. Γ4μπι。國外鈷氧化物粉末廠家在諸多技術(shù)領(lǐng)域作出了不同的改進(jìn)、革新，并以先進(jìn)的裝備來保障先進(jìn)技術(shù)的實(shí)施，進(jìn)一步搶占市場，總之，我國的鈷氧化物粉末生產(chǎn)在技術(shù)、質(zhì)量水平和工藝設(shè)備等方面與世界先進(jìn)水平有差距，但國內(nèi)外鈷氧化物粉末的需求旺盛，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，改進(jìn)工藝設(shè)備，就能提高國內(nèi)鈷氧化物粉末的競爭力，為我國的鈷氧化物粉末發(fā)展開創(chuàng)美好的未來。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種反應(yīng)條件溫和、易控制，制得的粉體組成均勻、純度高的鈷氧化物粉末的制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種鈷氧化物前驅(qū)體的制備方法，包括如下步驟
Α)、配置鈷鹽溶液和沉淀劑溶液，鈷鹽溶液為CoCl2濃度為O. Γ0. 5mol/L的氯化鈷溶液，沉淀劑溶液為(NH4)2C2O4濃度為O. 2^1. Omol/L的草酸銨溶液，氯化鈷溶液采用分析純氯化鈷結(jié)晶固體進(jìn)行溶解后通過精密濾紙過濾制成；
B)、將蒸餾水作反應(yīng)母液，放置于恒溫磁力攪拌器上的反應(yīng)釜中，并向蒸餾水中添加分散劑乙醇，使得乙醇與水的比例不高于I :4，以避免由于水的氫鍵作用使沉淀顆粒間結(jié)合更緊，導(dǎo)致化學(xué)鍵的形成；同時(shí)向蒸餾水及乙醇的混合液中添加表面活性劑，表面活性劑為Tween-80，表面活性劑占水、乙醇及表面活性劑混合液總質(zhì)量比的1% ；
C)、向反應(yīng)釜中分別以滴加或噴霧的方式加入配置好的鈷鹽溶液及沉淀劑溶液，使C2O42-與Co2+的摩爾數(shù)比值為f 2，并在添加過程中保持pH值恒定并攪拌，反應(yīng)溫度控制在2(T70°C，利用HCl調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液pH值范圍為2. (Γ6. 0，發(fā)生沉淀反應(yīng)，加料完成后繼續(xù)攪拌2(T60min,生成沉淀物；鈷鹽溶液及沉淀劑溶液可同時(shí)添加入反應(yīng)爸中；或者先將鈷鹽溶液與反應(yīng)釜中的混合液進(jìn)行混合，再通過噴霧方式將沉淀劑溶液噴入；或者先將沉淀劑溶液與反應(yīng)釜中的混合液進(jìn)行混合，再通過噴霧方式將鈷鹽溶液噴入；
D)、沉淀物經(jīng)過過濾分離、洗滌、二次過濾后，制得濾液及鈷氧化物前驅(qū)體，濾液進(jìn)行回收以重復(fù)利用，鈷氧化物前驅(qū)體粒子形貌為針狀或棒狀，邊緣光滑，鈷氧化物前驅(qū)體單顆粒短徑為2 3μπι，長徑比為1(Γ40，粒子大小均勻，呈單分散性；
Ε)、鈷氧化物前驅(qū)體在真空干燥箱內(nèi)干燥，干燥溫度為7(T120°C，干燥時(shí)間為2 10h ；F)、對干燥后的鈷氧化物前驅(qū)體分別用馬弗爐或管式電阻爐進(jìn)行煅燒，煅燒時(shí)間是4h以上，得到鈷氧化物粉末；鈷氧化物前驅(qū)體在400°C以上1100°C以下煅燒分解得到Co3O4,在不低于1100°C煅燒分解得到CoO。本發(fā)明具有以下有益效果
(1)、同時(shí)將鈷鹽溶液極沉淀劑溶液添加進(jìn)反應(yīng)釜中，或以噴霧方式加入鈷鹽溶液或沉淀劑溶液，沉淀效果較好，所得的鈷氧化物前驅(qū)體粉末粒徑小，粒度均勻，粒子的分散性好;
(2)、表面活性劑改善了鈷氧化物前驅(qū)體粒子的分散性； 驅(qū)體粉末粒子在沉淀過程中一次團(tuán)聚和干燥過程中的二次團(tuán)聚問題。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例4制備的鈷氧化物前驅(qū)體粉末的SEM形貌圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例4制備的鈷氧化物粉末的SEM形貌圖。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征、技術(shù)手段以及所達(dá)到的具體目的、功能，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例I
配置CoCl2濃度為O. 5mol/L的氯化鈷溶液，(NH4) 2C204濃度為I. Omol/L的草酸銨溶液；將蒸餾水作反應(yīng)母液，放置于恒溫磁力攪拌器上的反應(yīng)釜中，并向蒸餾水中添加分散劑乙醇，使得乙醇與水的比例為I :4，同時(shí)向蒸餾水及乙醇的混合液中添加質(zhì)量比為1%表面活性劑Tween-80，向反應(yīng)釜中分別以噴霧的方式加入配置好的氯化鈷溶液200ml及草酸銨溶液200ml，使C2 042_與Co2+的摩爾數(shù)比值為2，并在添加過程中保持pH值恒定并攪拌，反應(yīng)溫度控制在60°C，利用HCl調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液pH值范圍2. (Γ2. 1，發(fā)生沉淀反應(yīng)，加料完成后繼續(xù)攪拌30min，生成沉淀物，反應(yīng)沉淀率為98. 76% ;沉淀物經(jīng)過過濾分離、洗滌、二次過濾后制得的鈷氧化物前驅(qū)體粒子短徑為2-3 μ m，長徑比為10-20，粒子大小均勻，呈單分散性；鈷氧化物前驅(qū)體在馬弗爐內(nèi)經(jīng)過600°C，4小時(shí)煅燒，得到較純的Co3O4粉末。實(shí)施例2
配置CoCl2濃度為O. lmol/L的氯化鈷溶液，(NH4) 2C204濃度為O. 2mol/L的草酸銨溶液；將蒸餾水作反應(yīng)母液，放置于恒溫磁力攪拌器上的反應(yīng)釜中，并向蒸餾水中添加分散劑乙醇，使得乙醇與水的比例為I :4，同時(shí)向蒸餾水及乙醇的混合液中添加質(zhì)量比為1%表面活性劑Tween-80，繼而將氯化鈷溶液與反應(yīng)釜中的混合液進(jìn)行混合，再通過噴霧方式將草酸銨溶液噴入；反應(yīng)溫度為40°C ;反應(yīng)時(shí)間為60min ;反應(yīng)溶液pH值范圍2. (Γ2. 1，發(fā)生沉淀反應(yīng)生成沉淀物，沉淀物經(jīng)過過濾分離、洗滌、二次過濾后制得的鈷氧化物前驅(qū)體粒子較細(xì)小，而且具有很好的分散性；鈷氧化物前驅(qū)體在管式爐中經(jīng)過1200°C，在通氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)性氣氛條件下，煅燒4小時(shí)得到較純的CoO粉末。
實(shí)施例3
配置CoCl2濃度為O. lmol/L的氯化鈷溶液，(NH4) 2C204濃度為O. 2mol/L的草酸銨溶液；將200ml蒸餾水作反應(yīng)母液，放置于恒溫磁力攪拌器上的反應(yīng)釜中，并向蒸餾水中添加分散劑乙醇，使得乙醇與水的比例為I :4，同時(shí)向蒸餾水及乙醇的混合液中添加質(zhì)量比為1%表面活性劑Tween-80，向反應(yīng)釜中以噴霧的方式加入配置好的氯化鈷溶液IOOml及以滴加方式加入配置好的草酸銨溶液100ml，并在添加過程中保持pH值恒定并攪拌，反應(yīng)溫度控制在60°C，利用HCl調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液pH值范圍2. (Γ2. I，發(fā)生沉淀反應(yīng)，加料完成后繼續(xù)攪拌30min，生成沉淀物，反應(yīng)沉淀率為90. 84% ;沉淀物經(jīng)過過濾分離、洗滌、二次過濾后制得的鈷氧化物前驅(qū)體粒子短徑較小，長徑比較大，而且具有較好的分散性；鈷氧化物前驅(qū)體在管式爐中經(jīng)過1200°C，在通氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)性氣氛條件下，煅燒4小時(shí)得到較純的CoO粉末。實(shí)施例4
配置CoCl2濃度為O. lmol/L的氯化鈷溶液，(NH4) 2C204濃度為O. 2mol/L的草酸銨溶 液；將200ml蒸餾水作反應(yīng)母液，放置于恒溫磁力攪拌器上的反應(yīng)釜中，并向蒸餾水中添加分散劑乙醇，使得乙醇與水的比例為I :4，同時(shí)向蒸餾水及乙醇的混合液中添加質(zhì)量比為1%表面活性劑Tween-80，向反應(yīng)釜中以噴霧的方式加入配置好的氯化鈷溶液200ml及以滴加方式加入配置好的草酸銨溶液200ml，并在添加過程中保持pH值恒定并攪拌，反應(yīng)溫度控制在60°C，利用HCl調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液pH值范圍2. (Γ2. I，發(fā)生沉淀反應(yīng)，加料完成后繼續(xù)攪拌30min,生成沉淀物,反應(yīng)沉淀率為96. 87% ;沉淀物經(jīng)過過濾分離、洗漆、二次過濾后制得的鈷氧化物前驅(qū)體粒子短徑較小，長徑比較大，而且具有較好的分散性；鈷氧化物前驅(qū)體在馬弗爐內(nèi)經(jīng)過600°C，4小時(shí)煅燒，得到較純的Co3O4粉末。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種鈷氧化物粉末的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 A)、配置鈷鹽溶液和沉淀劑溶液，鈷鹽溶液為CoCl2濃度為0.ro. 5mol/L的氯化鈷溶液，沉淀劑溶液為(NH4)2C2O4濃度為0. 2^1. Omol/L的草酸銨溶液； B)、將蒸餾水作反應(yīng)母液，放置于恒溫磁力攪拌器上的反應(yīng)釜中，并向蒸餾水中添加分散劑乙醇，使得乙醇與水的比例不高于I :4 ;同時(shí)向蒸餾水及乙醇的混合液中添加表面活性劑； C)、向反應(yīng)釜中分別以滴加或噴霧的方式加入配置好的鈷鹽溶液及沉淀劑溶液，使C2O42-與Co2+的摩爾數(shù)比值為f 2，并在添加過程中保持pH值恒定并攪拌，反應(yīng)溫度控制在2(T70°C，利用HCl調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液pH值范圍為2. (T6. 0，發(fā)生沉淀反應(yīng)，加料完成后繼續(xù)攪拌2(T60min,生成沉淀物； D)、沉淀物經(jīng)過過濾分離、洗滌、二次過濾后，制得濾液及鈷氧化物前驅(qū)體，濾液進(jìn)行回收以重復(fù)利用，鈷氧化物前驅(qū)體粒子形貌為針狀或棒狀； E)、鈷氧化物前驅(qū)體在真空干燥箱內(nèi)干燥，干燥溫度為7(T120°C，干燥時(shí)間為2 10h； F)、對干燥后的鈷氧化物前驅(qū)體進(jìn)行煅燒，煅燒時(shí)間是4h以上，得到鈷氧化物粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鈷氧化物粉末的制備方法，其特征在于氯化鈷溶液采用分析純氯化鈷結(jié)晶固體進(jìn)行溶解后通過精密濾紙過濾制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鈷氧化物粉末的制備方法，其特征在于表面活性劑為Tween-80，表面活性劑占水、乙醇及表面活性劑混合液總質(zhì)量比的1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鈷氧化物粉末的制備方法，其特征在于在步驟C)中鈷鹽溶液及沉淀劑溶液可同時(shí)添加入反應(yīng)釜中。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鈷氧化物粉末的制備方法，其特征在于在步驟C)中先將鈷鹽溶液與反應(yīng)釜中的混合液進(jìn)行混合，再通過噴霧方式將沉淀劑溶液噴。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鈷氧化物粉末的制備方法，其特征在于在步驟C)中先 將沉淀劑溶液與反應(yīng)釜中的混合液進(jìn)行混合，再通過噴霧方式將鈷鹽溶液噴入。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鈷氧化物粉末的制備方法，其特征在于鈷氧化物前驅(qū)體單顆粒短徑為長徑比為1(T40。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鈷氧化物粉末的制備方法，其特征在于鈷氧化物前驅(qū)體在400°C以上1100°C以下煅燒分解得到Co3O4，在不低于1100°C煅燒分解得到CoO。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈷氧化物粉末的制備方法，屬于合金粉末制備技術(shù)領(lǐng)域的。本發(fā)明一種鈷氧化物粉末的制備方法，將蒸餾水作反應(yīng)母液，放置于恒溫磁力攪拌器上的反應(yīng)釜中，并向蒸餾水中添加分散劑乙醇及表面活性劑，分別以滴加或噴霧的方式向反應(yīng)釜中加入配置好的鈷鹽溶液及沉淀劑溶液，得到單顆粒短徑為2~3μm，長徑比為10~40的鈷氧化物前驅(qū)體，進(jìn)而通過煅燒得到鈷氧化物粉末，本發(fā)明一種鈷氧化物粉末的制備方法的反應(yīng)條件溫和、易控制，制得的粉體組成均勻、純度高。
文檔編號C01G51/04GK102807256SQ201210302110
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者王文祥, 李慧穎, 梁展星 申請人:廣東環(huán)境保護(hù)工程職業(yè)學(xué)院