[發明專利]亞微米草酸鈷棒狀粉體及其制備方法

有效

• 申請號: 201010179877.3
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN101830794A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 何顯達;許開華
• 申請（專利權）人: 深圳市格林美高新技術股份有限公司;荊門市格林美新材料有限公司
• 主分類號: C07C55/07
• 分類號: C07C55/07;C07C51/41
• 代理公司: 深圳市永杰專利商標事務所(普通合伙) 44238
• 代理人: 陳小耕

技術領域

本發明涉及冶金化工領域，更具體地說，本發明涉及一種鈷鹽粉末及其制備方法。

背景技術

傳統工業中，草酸鈷通常作為生產鈷粉及其氧化物的重要原料，但最近情況表明：草酸鈷在許多其它領域也被作為性能優異的功能材料而得到逐漸廣泛的采用。例如，現在鋰電池領域正逐步推廣采用草酸鈷粉體作為負極原料；又如在催化劑領域，草酸鈷粉體也正得到更廣應用；還有開發利用草酸鈷粉體來制備新型電磁材料的技術，如此等等。

由于草酸鈷粉體被直接作為各種功能材料而得到推廣應用，相應地，不同業界對于草酸鈷粉體的形貌特征參數就逐步提出各自更為特殊和嚴格的要求，這樣勢必就要求草酸鈷的生產廠家能夠更為靈活、準確地按照市場不同需求進行生產，以滿足市場日益精細化的需求。

傳統的草酸鈷粉體生產方法主要有如下二種：(1)液相沉淀法：該法應用最為普遍；其通常采用可溶性鈷鹽和草酸銨配制成原料液，然后采取液-液混合方式進行反應，具有工藝簡單、反應快和成本低等優點。然而，液相沉淀法制備的草酸鈷顆粒較粗，且形貌不容易調控。為解決顆粒形貌的調控問題，該法結合采用添加表面活性劑、固體加料、添加氯化銨、引入脈沖電磁場等傳統調控方式，這些調控方式有助于減小粉體的粒徑，一定程度上可以控制顆粒的形貌，但最終結果仍然不能令人滿意。(2)固相反應法：針對傳統的液-液混合條件下不易制得形貌可控的細顆粒粉體的缺點，固相反應法采用鈷鹽和草酸鹽的固體作為原料，經過研磨，以固相反應方式成功合成了草酸鈷納米棒；但其缺點在于：固相反應過程中還須引入大量有機物，而且，固相反應在兩個固相的界面發生，在室溫下反應速度太慢，技術經濟效益較差。因此目前固相反應法也難以滿足市場的精細化需求。

發明內容

針對現有技術的上述缺點，本發明提供一種亞微米草酸鈷棒狀粉體及其制備方法，其具有如下優點：本發明的亞微米草酸鈷棒狀粉體產品能夠在適當高的反應速率下制備得到，同時，本發明粉體產品的形貌特征參數能在反應過程中得到精細、靈活、和簡便的調控，因此，本發明的粉體產品具有更好的技術經濟效益；而且本發明制備方法工藝簡單方便、原料易得、易于操作和實現。

為此，本發明的技術解決方案之一是一種亞微米草酸鈷棒狀粉體，其是通過鈷粉和草酸溶液之間的固液反應得到草酸鈷沉淀，然后再經分離而制得。

本發明的亞微米草酸鈷棒狀粉體是在對多種反應機制的摸索中，通過在鈷粉與草酸溶液界面上的固液反應而制備得到，分析其反應過程應如下式所示：

Co+H₂C₂O₄→CoC₂O₄↓+H₂↑

本發明的草酸鈷粉體產品的典型X射線掃描圖(XRD)如圖1所示。其主要特征峰對應的2θ和d值與標準圖譜庫中標準卡JCPDS?25-0250的數據十分吻合，表明產物為斜方晶系的β-Co₂C₂O₄·2H₂O。

本發明人意識到草酸鈷粉體形貌控制與其生成速度之深刻關系，獨辟蹊徑地創新出本發明草酸鈷棒狀粉體：該草酸鈷棒狀粉體既避免了傳統液-液混合方式反應速度過快、以致難以調控粉體產品的形貌特征參數的缺點，又避免了傳統固-固混合方式必須添加有機研磨助劑、反應速度太慢、工藝條件復雜等缺點；由于本發明亞微米草酸鈷棒狀粉體藉由上述全新的反應機理而制得，因此，既能使得產物的生成速率達到適當高速，保證較好的經濟效率，又能允許在反應系統中以變化反應條件或添加簡單助劑來精細、靈活、簡便地調控粉體產品的形貌特征參數。因此，本發明的亞微米草酸鈷棒狀粉體優于傳統的任何一種草酸鈷粉體產品。其后的各種試驗數據和電鏡照片都充分表明了本發明的亞微米草酸鈷棒狀粉體的上述有益效果。

為了更充分拓展草酸鈷棒狀粉體產品的形貌優點，適應日益廣泛的各種需求，本發明草酸鈷棒狀粉體還包括如下改進：所述草酸鈷棒狀粉體的平均粒徑為170-900nm，所述草酸鈷棒狀粉體的可調節長徑比范圍為2-42。

為了更精細、更有針對性地滿足對于草酸鈷粉體產品日益廣泛的各種需求，提高粉體產品粒徑分布集中度，本發明草酸鈷棒狀粉體還包括如下改進：所述草酸鈷棒狀粉體的粒徑集中度參數(D₉₀-D₁₀)/D₅₀為50-99％。