專利名稱：一種鈷氧化物粉末的制備方法
技術領域：
本發明涉及合金粉末制備技術領域，尤其涉及一種鈷氧化物粉末的制備方法。
背景技術：
鈷氧化物粉末在電池、催化劑、陶瓷、顏料、玻璃等領域得到廣泛應用。物理摻雜了超細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穩定性，尤其隨著電池工業的迅速發展，鈷氧化物在電池中用量急劇增加。同時，對鈷氧化物的粒度及性能也提出更高的要求。隨著21世紀科技的飛速發展，各行業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領域作出了不同的改進、革新，并以先進的裝備來保障先進技術的實施，進一步搶占市場，總之，我國的鈷氧化物粉末生產在技術、質量水平和工藝設備等方面與世界先進水平有差距，但國內外鈷氧化物粉末的需求旺盛，調整產品結構，改進工藝設備，就能提高國內鈷氧化物粉末的競爭力，為我國的鈷氧化物粉末發展開創美好的未來。
發明內容
本發明提供一種反應條件溫和、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。為實現上述目的，本發明一種鈷氧化物前驅體的制備方法，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晶固體進行溶解后通過精密濾紙過濾制成；
B)、將蒸餾水作反應母液，放置于恒溫磁力攪拌器上的反應釜中，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合更緊，導致化學鍵的形成；同時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量比的1% ；
C)、向反應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+的摩爾數比值為f 2，并在添加過程中保持pH值恒定并攪拌，反應溫度控制在2(T70°C，利用HCl調節反應溶液pH值范圍為2. (Γ6. 0，發生沉淀反應，加料完成后繼續攪拌2(T60min,生成沉淀物；鈷鹽溶液及沉淀劑溶液可同時添加入反應爸中；或者先將鈷鹽溶液與反應釜中的混合液進行混合，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釜中的混合液進行混合，再通過噴霧方式將鈷鹽溶液噴入；
D)、沉淀物經過過濾分離、洗滌、二次過濾后，制得濾液及鈷氧化物前驅體，濾液進行回收以重復利用，鈷氧化物前驅體粒子形貌為針狀或棒狀，邊緣光滑，鈷氧化物前驅體單顆粒短徑為2 3μπι，長徑比為1(Γ40，粒子大小均勻，呈單分散性；
Ε)、鈷氧化物前驅體在真空干燥箱內干燥，干燥溫度為7(T120°C，干燥時間為2 10h ；F)、對干燥后的鈷氧化物前驅體分別用馬弗爐或管式電阻爐進行煅燒，煅燒時間是4h以上，得到鈷氧化物粉末；鈷氧化物前驅體在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。本發明具有以下有益效果
(1)、同時將鈷鹽溶液極沉淀劑溶液添加進反應釜中，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體粒子的分散性； 驅體粉末粒子在沉淀過程中一次團聚和干燥過程中的二次團聚問題。
圖I為本發明實施例4制備的鈷氧化物前驅體粉末的SEM形貌圖。圖2為本發明實施例4制備的鈷氧化物粉末的SEM形貌圖。
具體實施例方式為能進一步了解本發明的特征、技術手段以及所達到的具體目的、功能，下面結合具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述。實施例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；將蒸餾水作反應母液，放置于恒溫磁力攪拌器上的反應釜中，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，同時向蒸餾水及乙醇的混合液中添加質量比為1%表面活性劑Tween-80，向反應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+的摩爾數比值為2，并在添加過程中保持pH值恒定并攪拌，反應溫度控制在60°C，利用HCl調節反應溶液pH值范圍2. (Γ2. 1，發生沉淀反應，加料完成后繼續攪拌30min，生成沉淀物，反應沉淀率為98. 76% ;沉淀物經過過濾分離、洗滌、二次過濾后制得的鈷氧化物前驅體粒子短徑為2-3 μ m，長徑比為10-20，粒子大小均勻，呈單分散性；鈷氧化物前驅體在馬弗爐內經過600°C，4小時煅燒，得到較純的Co3O4粉末。實施例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；將蒸餾水作反應母液，放置于恒溫磁力攪拌器上的反應釜中，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，同時向蒸餾水及乙醇的混合液中添加質量比為1%表面活性劑Tween-80，繼而將氯化鈷溶液與反應釜中的混合液進行混合，再通過噴霧方式將草酸銨溶液噴入；反應溫度為40°C ;反應時間為60min ;反應溶液pH值范圍2. (Γ2. 1，發生沉淀反應生成沉淀物，沉淀物經過過濾分離、洗滌、二次過濾后制得的鈷氧化物前驅體粒子較細小，而且具有很好的分散性；鈷氧化物前驅體在管式爐中經過1200°C，在通氮氣作為保護性氣氛條件下，煅燒4小時得到較純的CoO粉末。
實施例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蒸餾水作反應母液，放置于恒溫磁力攪拌器上的反應釜中，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，同時向蒸餾水及乙醇的混合液中添加質量比為1%表面活性劑Tween-80，向反應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，反應溫度控制在60°C，利用HCl調節反應溶液pH值范圍2. (Γ2. I，發生沉淀反應，加料完成后繼續攪拌30min，生成沉淀物，反應沉淀率為90. 84% ;沉淀物經過過濾分離、洗滌、二次過濾后制得的鈷氧化物前驅體粒子短徑較小，長徑比較大，而且具有較好的分散性；鈷氧化物前驅體在管式爐中經過1200°C，在通氮氣作為保護性氣氛條件下，煅燒4小時得到較純的CoO粉末。實施例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蒸餾水作反應母液，放置于恒溫磁力攪拌器上的反應釜中，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，同時向蒸餾水及乙醇的混合液中添加質量比為1%表面活性劑Tween-80，向反應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，反應溫度控制在60°C，利用HCl調節反應溶液pH值范圍2. (Γ2. I，發生沉淀反應，加料完成后繼續攪拌30min,生成沉淀物,反應沉淀率為96. 87% ;沉淀物經過過濾分離、洗漆、二次過濾后制得的鈷氧化物前驅體粒子短徑較小，長徑比較大，而且具有較好的分散性；鈷氧化物前驅體在馬弗爐內經過600°C，4小時煅燒，得到較純的Co3O4粉末。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
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)、將蒸餾水作反應母液，放置于恒溫磁力攪拌器上的反應釜中，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 ;同時向蒸餾水及乙醇的混合液中添加表面活性劑； C)、向反應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+的摩爾數比值為f 2，并在添加過程中保持pH值恒定并攪拌，反應溫度控制在2(T70°C，利用HCl調節反應溶液pH值范圍為2. (T6. 0，發生沉淀反應，加料完成后繼續攪拌2(T60min,生成沉淀物； D)、沉淀物經過過濾分離、洗滌、二次過濾后，制得濾液及鈷氧化物前驅體，濾液進行回收以重復利用，鈷氧化物前驅體粒子形貌為針狀或棒狀； E)、鈷氧化物前驅體在真空干燥箱內干燥，干燥溫度為7(T120°C，干燥時間為2 10h； F)、對干燥后的鈷氧化物前驅體進行煅燒，煅燒時間是4h以上，得到鈷氧化物粉末。
2.根據權利要求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晶固體進行溶解后通過精密濾紙過濾制成。
3.根據權利要求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量比的1%。
4.根據權利要求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添加入反應釜中。
5.根據權利要求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釜中的混合液進行混合，再通過噴霧方式將沉淀劑溶液噴。
6.根據權利要求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釜中的混合液進行混合，再通過噴霧方式將鈷鹽溶液噴入。
7.根據權利要求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體單顆粒短徑為長徑比為1(T40。
8.根據權利要求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領域的。本發明一種鈷氧化物粉末的制備方法，將蒸餾水作反應母液，放置于恒溫磁力攪拌器上的反應釜中，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的鈷氧化物前驅體，進而通過煅燒得到鈷氧化物粉末，本發明一種鈷氧化物粉末的制備方法的反應條件溫和、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 優先權日2012年8月23日
發明者王文祥, 李慧穎, 梁展星 申請人:廣東環境保護工程職業學院