专利名称：一种钴氧化物粉末的制备方法
技术领域：
本发明涉及合金粉末制备技术领域，尤其涉及一种钴氧化物粉末的制备方法。
背景技术：
钴氧化物粉末在电池、催化剂、陶瓷、颜料、玻璃等领域得到广泛应用。物理掺杂了超细钴粉末的泡沫镍电极具有较高的放电比容量和大电流充放电循环稳定性，尤其随着电池工业的迅速发展，钴氧化物在电池中用量急剧增加。同时，对钴氧化物的粒度及性能也提出更高的要求。随着21世纪科技的飞速发展，各行业对钴氧化物的要求越来越高，如CoO用作电池Ni (OH)2电极的添加成分，要求粒度在O. 5 20 μ m之间；用于制作电容器的Ba、Ti基绝缘陶瓷材料,则要求钴氧化物的平均粒径小于O. 2μπι;用于制作磁头的非磁性陶瓷，粒径要 求为2. Γ4μπι。国外钴氧化物粉末厂家在诸多技术领域作出了不同的改进、革新，并以先进的装备来保障先进技术的实施，进一步抢占市场，总之，我国的钴氧化物粉末生产在技术、质量水平和工艺设备等方面与世界先进水平有差距，但国内外钴氧化物粉末的需求旺盛，调整产品结构，改进工艺设备，就能提高国内钴氧化物粉末的竞争力，为我国的钴氧化物粉末发展开创美好的未来。
发明内容
本发明提供一种反应条件温和、易控制，制得的粉体组成均匀、纯度高的钴氧化物粉末的制备方法。为实现上述目的，本发明一种钴氧化物前驱体的制备方法，包括如下步骤
Α)、配置钴盐溶液和沉淀剂溶液，钴盐溶液为CoCl2浓度为O. Γ0. 5mol/L的氯化钴溶液，沉淀剂溶液为(NH4)2C2O4浓度为O. 2^1. Omol/L的草酸铵溶液，氯化钴溶液采用分析纯氯化钴结晶固体进行溶解后通过精密滤纸过滤制成；
B)、将蒸馏水作反应母液，放置于恒温磁力搅拌器上的反应釜中，并向蒸馏水中添加分散剂乙醇，使得乙醇与水的比例不高于I :4，以避免由于水的氢键作用使沉淀颗粒间结合更紧，导致化学键的形成；同时向蒸馏水及乙醇的混合液中添加表面活性剂，表面活性剂为Tween-80，表面活性剂占水、乙醇及表面活性剂混合液总质量比的1% ；
C)、向反应釜中分别以滴加或喷雾的方式加入配置好的钴盐溶液及沉淀剂溶液，使C2O42-与Co2+的摩尔数比值为f 2，并在添加过程中保持pH值恒定并搅拌，反应温度控制在2(T70°C，利用HCl调节反应溶液pH值范围为2. (Γ6. 0，发生沉淀反应，加料完成后继续搅拌2(T60min,生成沉淀物；钴盐溶液及沉淀剂溶液可同时添加入反应爸中；或者先将钴盐溶液与反应釜中的混合液进行混合，再通过喷雾方式将沉淀剂溶液喷入；或者先将沉淀剂溶液与反应釜中的混合液进行混合，再通过喷雾方式将钴盐溶液喷入；
D)、沉淀物经过过滤分离、洗涤、二次过滤后，制得滤液及钴氧化物前驱体，滤液进行回收以重复利用，钴氧化物前驱体粒子形貌为针状或棒状，边缘光滑，钴氧化物前驱体单颗粒短径为2 3μπι，长径比为1(Γ40，粒子大小均匀，呈单分散性；
Ε)、钴氧化物前驱体在真空干燥箱内干燥，干燥温度为7(T120°C，干燥时间为2 10h ；F)、对干燥后的钴氧化物前驱体分别用马弗炉或管式电阻炉进行煅烧，煅烧时间是4h以上，得到钴氧化物粉末；钴氧化物前驱体在400°C以上1100°C以下煅烧分解得到Co3O4,在不低于1100°C煅烧分解得到CoO。本发明具有以下有益效果
(1)、同时将钴盐溶液极沉淀剂溶液添加进反应釜中，或以喷雾方式加入钴盐溶液或沉淀剂溶液，沉淀效果较好，所得的钴氧化物前驱体粉末粒径小，粒度均匀，粒子的分散性好;
(2)、表面活性剂改善了钴氧化物前驱体粒子的分散性； 驱体粉末粒子在沉淀过程中一次团聚和干燥过程中的二次团聚问题。
图I为本发明实施例4制备的钴氧化物前驱体粉末的SEM形貌图。图2为本发明实施例4制备的钴氧化物粉末的SEM形貌图。
具体实施例方式为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合具体实施方式
对本发明作进一步详细描述。实施例I
配置CoCl2浓度为O. 5mol/L的氯化钴溶液，(NH4) 2C204浓度为I. Omol/L的草酸铵溶液；将蒸馏水作反应母液，放置于恒温磁力搅拌器上的反应釜中，并向蒸馏水中添加分散剂乙醇，使得乙醇与水的比例为I :4，同时向蒸馏水及乙醇的混合液中添加质量比为1%表面活性剂Tween-80，向反应釜中分别以喷雾的方式加入配置好的氯化钴溶液200ml及草酸铵溶液200ml，使C2 042_与Co2+的摩尔数比值为2，并在添加过程中保持pH值恒定并搅拌，反应温度控制在60°C，利用HCl调节反应溶液pH值范围2. (Γ2. 1，发生沉淀反应，加料完成后继续搅拌30min，生成沉淀物，反应沉淀率为98. 76% ;沉淀物经过过滤分离、洗涤、二次过滤后制得的钴氧化物前驱体粒子短径为2-3 μ m，长径比为10-20，粒子大小均匀，呈单分散性；钴氧化物前驱体在马弗炉内经过600°C，4小时煅烧，得到较纯的Co3O4粉末。实施例2
配置CoCl2浓度为O. lmol/L的氯化钴溶液，(NH4) 2C204浓度为O. 2mol/L的草酸铵溶液；将蒸馏水作反应母液，放置于恒温磁力搅拌器上的反应釜中，并向蒸馏水中添加分散剂乙醇，使得乙醇与水的比例为I :4，同时向蒸馏水及乙醇的混合液中添加质量比为1%表面活性剂Tween-80，继而将氯化钴溶液与反应釜中的混合液进行混合，再通过喷雾方式将草酸铵溶液喷入；反应温度为40°C ;反应时间为60min ;反应溶液pH值范围2. (Γ2. 1，发生沉淀反应生成沉淀物，沉淀物经过过滤分离、洗涤、二次过滤后制得的钴氧化物前驱体粒子较细小，而且具有很好的分散性；钴氧化物前驱体在管式炉中经过1200°C，在通氮气作为保护性气氛条件下，煅烧4小时得到较纯的CoO粉末。
实施例3
配置CoCl2浓度为O. lmol/L的氯化钴溶液，(NH4) 2C204浓度为O. 2mol/L的草酸铵溶液；将200ml蒸馏水作反应母液，放置于恒温磁力搅拌器上的反应釜中，并向蒸馏水中添加分散剂乙醇，使得乙醇与水的比例为I :4，同时向蒸馏水及乙醇的混合液中添加质量比为1%表面活性剂Tween-80，向反应釜中以喷雾的方式加入配置好的氯化钴溶液IOOml及以滴加方式加入配置好的草酸铵溶液100ml，并在添加过程中保持pH值恒定并搅拌，反应温度控制在60°C，利用HCl调节反应溶液pH值范围2. (Γ2. I，发生沉淀反应，加料完成后继续搅拌30min，生成沉淀物，反应沉淀率为90. 84% ;沉淀物经过过滤分离、洗涤、二次过滤后制得的钴氧化物前驱体粒子短径较小，长径比较大，而且具有较好的分散性；钴氧化物前驱体在管式炉中经过1200°C，在通氮气作为保护性气氛条件下，煅烧4小时得到较纯的CoO粉末。实施例4
配置CoCl2浓度为O. lmol/L的氯化钴溶液，(NH4) 2C204浓度为O. 2mol/L的草酸铵溶 液；将200ml蒸馏水作反应母液，放置于恒温磁力搅拌器上的反应釜中，并向蒸馏水中添加分散剂乙醇，使得乙醇与水的比例为I :4，同时向蒸馏水及乙醇的混合液中添加质量比为1%表面活性剂Tween-80，向反应釜中以喷雾的方式加入配置好的氯化钴溶液200ml及以滴加方式加入配置好的草酸铵溶液200ml，并在添加过程中保持pH值恒定并搅拌，反应温度控制在60°C，利用HCl调节反应溶液pH值范围2. (Γ2. I，发生沉淀反应，加料完成后继续搅拌30min,生成沉淀物,反应沉淀率为96. 87% ;沉淀物经过过滤分离、洗漆、二次过滤后制得的钴氧化物前驱体粒子短径较小，长径比较大，而且具有较好的分散性；钴氧化物前驱体在马弗炉内经过600°C，4小时煅烧，得到较纯的Co3O4粉末。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种钴氧化物粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 A)、配置钴盐溶液和沉淀剂溶液，钴盐溶液为CoCl2浓度为0.ro. 5mol/L的氯化钴溶液，沉淀剂溶液为(NH4)2C2O4浓度为0. 2^1. Omol/L的草酸铵溶液； B)、将蒸馏水作反应母液，放置于恒温磁力搅拌器上的反应釜中，并向蒸馏水中添加分散剂乙醇，使得乙醇与水的比例不高于I :4 ;同时向蒸馏水及乙醇的混合液中添加表面活性剂； C)、向反应釜中分别以滴加或喷雾的方式加入配置好的钴盐溶液及沉淀剂溶液，使C2O42-与Co2+的摩尔数比值为f 2，并在添加过程中保持pH值恒定并搅拌，反应温度控制在2(T70°C，利用HCl调节反应溶液pH值范围为2. (T6. 0，发生沉淀反应，加料完成后继续搅拌2(T60min,生成沉淀物； D)、沉淀物经过过滤分离、洗涤、二次过滤后，制得滤液及钴氧化物前驱体，滤液进行回收以重复利用，钴氧化物前驱体粒子形貌为针状或棒状； E)、钴氧化物前驱体在真空干燥箱内干燥，干燥温度为7(T120°C，干燥时间为2 10h； F)、对干燥后的钴氧化物前驱体进行煅烧，煅烧时间是4h以上，得到钴氧化物粉末。
2.根据权利要求I所述的一种钴氧化物粉末的制备方法，其特征在于氯化钴溶液采用分析纯氯化钴结晶固体进行溶解后通过精密滤纸过滤制成。
3.根据权利要求I所述的一种钴氧化物粉末的制备方法，其特征在于表面活性剂为Tween-80，表面活性剂占水、乙醇及表面活性剂混合液总质量比的1%。
4.根据权利要求I所述的一种钴氧化物粉末的制备方法，其特征在于在步骤C)中钴盐溶液及沉淀剂溶液可同时添加入反应釜中。
5.根据权利要求I所述的一种钴氧化物粉末的制备方法，其特征在于在步骤C)中先将钴盐溶液与反应釜中的混合液进行混合，再通过喷雾方式将沉淀剂溶液喷。
6.根据权利要求I所述的一种钴氧化物粉末的制备方法，其特征在于在步骤C)中先 将沉淀剂溶液与反应釜中的混合液进行混合，再通过喷雾方式将钴盐溶液喷入。
7.根据权利要求I所述的一种钴氧化物粉末的制备方法，其特征在于钴氧化物前驱体单颗粒短径为长径比为1(T40。
8.根据权利要求I所述的一种钴氧化物粉末的制备方法，其特征在于钴氧化物前驱体在400°C以上1100°C以下煅烧分解得到Co3O4，在不低于1100°C煅烧分解得到CoO。
全文摘要
本发明公开了一种钴氧化物粉末的制备方法，属于合金粉末制备技术领域的。本发明一种钴氧化物粉末的制备方法，将蒸馏水作反应母液，放置于恒温磁力搅拌器上的反应釜中，并向蒸馏水中添加分散剂乙醇及表面活性剂，分别以滴加或喷雾的方式向反应釜中加入配置好的钴盐溶液及沉淀剂溶液，得到单颗粒短径为2~3μm，长径比为10~40的钴氧化物前驱体，进而通过煅烧得到钴氧化物粉末，本发明一种钴氧化物粉末的制备方法的反应条件温和、易控制，制得的粉体组成均匀、纯度高。
文档编号C01G51/04GK102807256SQ201210302110
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者王文祥, 李慧颖, 梁展星 申请人:广东环境保护工程职业学院