專利名稱：納米氧化鈷的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米級氧化鈷的工業(yè)生產(chǎn)方法，屬無機材料的制造領(lǐng)域。
納米級微粒的制造方法很多，目前報導(dǎo)的有固相法，氣相法和液相法三大類，但隨著科技的不斷發(fā)展和對不同物理、化學(xué)特性微粒的需求，在上述三類方法的基礎(chǔ)上衍生出許多新技術(shù)。
液相沉淀法是把沉淀劑加入到金屬鹽溶液中反應(yīng)后將沉淀進行熱處理。中國專利CN1173855A，題為《含鈷金屬的氧化鈷(II)，其制造方法及其應(yīng)用》揭示了含鈷金屬氧化鈷，其粒徑為0.5μm左右，主要應(yīng)用于電化學(xué)二次電池中的電極材料；中國科技成果庫報導(dǎo)了電子級氧化鈷，該產(chǎn)品主要用于電視機顯像管玻殼和其他特種玻璃、陶瓷的著色及半導(dǎo)體等，但不能工業(yè)化生產(chǎn)，也難于制造出納米級氧化鈷產(chǎn)品。化學(xué)沉淀法具有操作簡單的優(yōu)點，但容易引進雜質(zhì)，難以制得粒徑均勻的納米級粒子。
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種納米氧化鈷的制造方法，其特點是采用硝酸或硫酸溶解金屬鈷，并在表面活性劑存在下，用碳酸氫鹽溶液沉淀生成碳酸鈷料漿，經(jīng)過濾、洗滌、焙燒等工序制造出納米級氧化鈷粉末，其顆粒粒徑為5～60nm，顆粒分布均勻。
本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實現(xiàn)納米氧化鈷的制造方法1.鈷鹽溶液的配制采用硝酸或硫酸溶解金屬鈷，生成硝酸鈷或硫酸鈷水溶液，溶液中鈷含量為50～300克/升，游離酸控制在20克/升以下。
2.碳酸氫鹽溶液的配制將碳酸氫鹽溶于去離子水中，并配制成5～40％的水溶液。
3.碳酸鈷的制備將配制的硝酸鈷或硫酸鈷水溶液和表面活性劑加入帶有攪拌器和溫度計的反應(yīng)釜中，表面活性劑的用量為硝酸鈷或硫酸鈷溶液中鈷含量的0.01～10％，在攪拌下于溫度40～100℃加入碳酸氫鹽溶液反應(yīng)生成碳酸鈷料漿。
4.碳酸鈷料漿的過濾、洗滌將料漿過濾，并用沸(熱)水洗滌至濾液中堿金屬離子或銨離子含量小于50ppm。
5.碳酸鈷的焙燒將洗滌好的碳酸鈷置入焙燒爐中，于溫度300～550℃，焙燒5～25小時，獲得納米級氧化鈷粉末，顆粒粒徑為5～60nm。
表面活性劑為脂肪酸失水山梨醇酯類(Tween系列)，烷基酚聚氧乙烯醚類(OP系列)或失水山梨醇酯類(Span系列)非離子表面活性劑和烷基三甲基銨鹽，烷基二甲基銨鹽或烷基二甲基芐基銨鹽陽離子表面活性劑至少一種。
本發(fā)明中的化學(xué)沉淀劑碳酸氫鹽為碳酸氫鈉或碳酸氫鉀或者碳酸氫銨，這都是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的知識。
本發(fā)明制造的納米氧化鈷粉末，顆粒粒徑為5～60nm，物相為α-Co3O4，鈷含量為70～73％，比表面積達到40米2/克，純度高，雜質(zhì)含量少，具有球形和高比表面積等特點，符合電子級粉體材料的要求。主要應(yīng)用于金屬氧化物避雷器，壓敏和熱敏電阻，隱身材料，硬質(zhì)合金和涂料等領(lǐng)域。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.在表面活性劑存在下，采用化學(xué)沉淀方法控制碳酸鈷顆粒粒徑的大小，很容易制得納米級氧化鈷。此法簡單，易于推廣應(yīng)用。
2.納米氧化鈷顆粒粒度均勻，粒徑為5～60nm，純度高，雜質(zhì)含量少，具有球形和高比表面積的特點，符合電子級粉體材料的要求；用途廣，有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
實施例下面通過實施例對本發(fā)明進行進一步描述，有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容對本發(fā)明作為一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。
1.將金屬鈷溶于工業(yè)硝酸溶液中，使溶液中鈷含量為110克/升，游離酸含量小于10克/升；碳酸氫銨溶于去離子水中，濃度10％。取上述硝酸鈷溶液250升，Tween-20 0.1升，加入帶有攪拌器和溫度計的反應(yīng)釜中，在攪拌下于溫度80℃，將配制的碳酸氫銨溶液加入反應(yīng)釜中反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)溶液中pH值為6.5時，停止加入碳酸氫銨溶液。繼續(xù)攪拌20分鐘后，將沉淀的碳酸鈷料漿過濾，并用沸(熱)的去離子水洗滌至濾液中銨離子含量小于50ppm。洗滌好的碳酸鈷置入焙燒爐中，于溫度300℃焙燒15小時，獲得納米氧化鈷粉末。其顆粒粒徑為20～60nm，物相為α-Co3O4，鈷含量為72％。
2.將金屬鈷溶于工業(yè)硝酸溶液中，使溶液中鈷含量為100克/升，游離酸含量小于10克/升；碳酸氫銨溶于去離子水中，濃度為20％，再將聚乙二醇辛基苯基醚溶于去離子水中，濃度為15％。取上述硝酸鈷溶液250升，聚乙二醇辛基苯基醚1升，加入與實施1相同的設(shè)備中，在攪拌下于溫度90℃，將碳酸氫銨溶液加入反應(yīng)釜中反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)溶液中pH值為6.5時，停止加入碳酸氫銨溶液，繼續(xù)攪拌20分鐘后，將沉淀的碳酸鈷料漿過濾，并用沸(熱)的去離子水洗滌至濾液中銨離子含量小于50ppm。洗滌好的碳酸鈷置入焙燒爐中，于溫度400℃，焙燒12小時，獲得納米級氧化鈷粉末。其顆粒粒徑為5～60nm，物相為α-Co3O4，鈷含量為72.5％。
3.將電解金屬鈷溶解于工業(yè)硝酸溶液中，鈷含量為170克/升，游離酸含量小于10克/升；將碳酸氫鈉溶于去離子水中，濃度為10％；將十六烷基三甲基溴化銨溶于去離子水中，濃度為2％。取上述硝酸鈷溶液250升，十六烷基三甲基溴化銨5升，加入與實施1相同的沒備中，在攪拌下于溫度90℃，將碳酸氫鈉溶液加入反應(yīng)釜中反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)溶液中pH值為6.5左右，停止加入碳酸氫鈉溶液，繼續(xù)攪拌20分鐘后，按實施例2的方法過濾、洗滌、焙燒，獲得納米級氧化鈷粉末。其顆粒粒徑為5～60nm物相為α-Co3O4，鈷含量為72.3％。
4.將電解金屬鈷溶于工業(yè)硫酸中，鈷含量為100克/升，游離酸含量小于10克/升；將碳酸氫鉀溶于去離子水中，濃度為20％，再將十六烷基二甲基氯化銨溶于去離子水中，濃度2％。取上述硫酸鈷溶液250升，十六烷基二甲基氯化銨溶液10升，加入與實施例1相同的設(shè)備中，在攪拌下于溫度80℃，將碳酸氫鉀溶液加入反應(yīng)釜中反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)溶液中pH值為6.5左右，停止加入碳酸氫鉀溶液，繼續(xù)攪拌20分鐘后，按實施例2的方法過濾、洗滌、焙燒，獲得納米級氧化鈷粉末。其顆粒粒度為5～60nm，物相為α-Co3O4，鈷含量為71.5％。
權(quán)利要求
1.一種納米氧化鈷的制造方法(1)鈷鹽溶液的配制采用硝酸或硫酸溶解金屬鈷，生成硝酸鈷或硫酸鈷水溶液，溶液中鈷含量為50～300克/升，游離酸控制在20克/升以下，(2)碳酸氫鹽溶液的配制將碳酸氫鹽配制成5～40％的水溶液，(3)碳酸鈷的制備將配制的硝酸鈷或硫酸鈷水溶液加入帶有攪拌器和溫度計的反應(yīng)釜中，在攪拌下于溫度40～100℃加入碳酸氫鹽溶液反應(yīng)生成碳酸鈷料漿，(4)碳酸鈷料漿過濾、洗滌將碳酸鈷料漿過濾，并用沸(熱)水洗滌，(5)碳酸鈷的焙燒將洗滌好的碳酸鈷置入焙澆爐中，于溫度300～550℃，焙燒5～25小時，獲得納米級氧化鈷粉末，其顆粒粒徑為5～60nm，其特征在于碳酸鈷的制備時，在硝酸鈷或硫酸鈷的水溶液中引入表面活性劑，用量為溶液中鈷含量的0.01％～10％。
2.按照權(quán)利要求1所述納米氧化鈷的制造方法，其特征在于表面活性劑為脂肪酸失水山梨醇酯類，烷基酚聚氧乙烯醚類或失水山梨醇酯類非離子表面活性劑和烷基三甲基銨鹽，烷基二甲基銨鹽或烷基二甲基芐基銨鹽陽離子表面活性劑至少一種。
全文摘要
一種納米氧化鈷的制造方法,其特點是采用硝酸或硫酸溶解金屬鈷,并在表面活性劑存在下,用碳酸氫鹽反應(yīng)生成碳酸鈷,再經(jīng)過濾、洗滌、焙燒等工序制造出納米級氧化鈷粉末,其顆粒粒徑為5～60mm,純度高,雜質(zhì)含量少,具有球形和高比表面積等特點,符合電子級粉體材料的要求 ,可以廣泛用于電氣、化工及合金材料領(lǐng)域。
文檔編號C01G51/00GK1276345SQ99114908
公開日2000年12月13日 申請日期1999年6月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月2日
發(fā)明者胡天兵, 戴暉, 趙娟 申請人:成都蜀都電子粉體材料廠