[發(fā)明專利]一種納米磷酸鐵中空微球及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410122460.1
• 申請(qǐng)日: 2014-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN103887498A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔福忠;韋桂群;周彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/58
• 分類號(hào): H01M4/58;B01J13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種納米磷酸鐵中空微球及其制備方法，該磷酸鐵微球可用于制備鋰離子電池正極材料磷酸亞鐵鋰，也可在食品添加劑、醫(yī)藥、顏料、催化劑等領(lǐng)域使用。

技術(shù)背景

中空微球是一種內(nèi)部中空的球殼型材料，一般尺寸在幾納米至幾微米，具有比表面積大、密度低、穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)低、折射率小等優(yōu)點(diǎn)，使其具有獨(dú)特的力學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)等性能，同時(shí)賦予了材料新的性能，已經(jīng)在化學(xué)微反應(yīng)器、傳感器、控制釋放膠囊、催化劑、分離材料、涂料、聲學(xué)隔音材料以及輕質(zhì)材料等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛研究。中空微球的制備一般采用模板法，文獻(xiàn)報(bào)道中已成功合成的中空微球很多，如SiO₂、ZnO、CaCO₃、Fe₃O₄、SnO₂、TiO₂等，但有關(guān)磷酸鐵(FePO₄)中空微球的報(bào)道極少。磷酸鐵是一種用途廣泛的化工原料，可用作食品的增稠劑和補(bǔ)鐵劑，還可以用于有機(jī)合成的催化劑、、吸附劑顏料、陶瓷金屬釉色釉料以及生產(chǎn)鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的優(yōu)質(zhì)原料，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種納米級(jí)磷酸鐵中空微球及其制備方法，是以硝酸鐵及磷酸或磷酸鹽或酸式磷酸鹽為原料，以聚苯乙烯乳液為模板，通過絡(luò)合均相沉淀法制備得到。

本發(fā)明所述制備磷酸鐵中空微球的技術(shù)方案如下：

在帶攪拌的反應(yīng)器中加入一定量去離子水，然后加入硝酸鐵、EDTA和尿素(硝酸鐵濃度為0.05～1.0mol·L^-1，硝酸鐵、EDTA、尿素三者的物質(zhì)的量之比為1∶1～1.5∶1～1.5)，攪拌溶解后，再加入一定量的磷酸或磷酸鹽或酸式磷酸鹽及聚苯乙烯乳液，硝酸鐵與磷酸或磷酸鹽或酸式磷酸鹽的物質(zhì)的量之比為1∶1.0～1.5。用硝酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液pH＝0.5～3.0，將溶液加熱到70～100℃并在此溫度范圍內(nèi)反應(yīng)1～3小時(shí)，得到白色懸濁液，冷卻，過濾，用去離子水洗滌濾餅3次，再用有機(jī)溶劑浸泡洗滌2次，然后過濾抽干并將濾餅在80℃的真空干燥箱中干燥1小時(shí)，即可得到粒徑為150～200nm的白色磷酸鐵中空微球。

上述所用的磷酸鹽為磷酸氫二鈉(Na₂HPO₄)、磷酸二氫鈉(NaH₂PO₄)、磷酸氫二鉀(K₂HPO₄)、磷酸氫二鉀(KH₂PO₄)、磷酸氫二銨[(NH₄)₂HPO₄]、磷酸二氫銨(NH₄H₂PO₄)、磷酸鈉(Na₃PO₄)中之一或上述多種混合物。

以所制備的磷酸鐵中空微球?yàn)榍膀?qū)物，采用碳熱還原法制備得到的磷酸鐵鋰/C正電極材料，該材料在0.5C條件下，放電容量達(dá)到150～163mA·h/g。

附圖說明

附圖1為所制備的納米磷酸鐵中空微球的掃描電鏡圖；

附圖2為所制備的納米磷酸鐵中空微球的透射電鏡圖；

附圖3為所制備的納米磷酸鐵中空微球的XRD圖

附圖4為所制備的LiFePO₄/C復(fù)合粉體在0.5C條件下放電曲線。

具體實(shí)施方式

通過以下實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1

在帶攪拌的圓底三頸燒瓶中加入1L去離子水，然后加入0.05mol?Fe(NO₃)₃、0.05mol?EDTA、0.05mol尿素，攪拌溶解后再加入0.06mol?Na₂HPO₄和1mL濃度為10％、平均粒徑為120nm的聚苯乙烯乳液，用硝酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液pH＝1.0。將溶液加熱到70℃并在此溫度下反應(yīng)3小時(shí)，得到白色懸濁液，冷卻，過濾，用去離子水洗滌濾餅3次，再用有機(jī)溶劑浸泡洗滌2次，然后過濾抽干并將濾餅放在80℃的真空干燥箱中干燥1小時(shí)，即可得到平均粒徑150～200nm的白色磷酸鐵中空微球。