[發明專利]一種棉花團狀磷酸鈷球及其制備方法

有效

• 申請號: 201810140016.0
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108328593B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 程新;李舉平;張麗娜;楊萍
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 賈波

本發明公開了一種棉花團狀磷酸鈷球及其制備方法，磷酸鈷球由磷酸鈷納米帶組成，制備方法為：將六次甲基四胺、磷酸鹽、水和醇混合，攪拌得到均勻溶液，然后再加入鈷鹽，攪拌均勻，得混合溶液；將混合溶液進行水熱反應，得前驅體；將前驅體進行煅燒，得磷酸鈷球。本發明反應溫度低，制備過程簡單，產率高，重復性好，不需要表面活性劑和模板輔助，所得產品形貌特殊，既具有納米材料的高反應活性，又避免了納米材料易團聚分散性不好的缺點，在鋰離子電池、超級電容器、氣體傳感、催化等領域有著廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種形貌特殊的磷酸鈷球，具有涉及一種由磷酸鈷納米帶組成的棉花團狀的磷酸鈷球及其制備方法，屬于無機材料技術領域。

背景技術

隨著全球化石能源的日益枯竭，環境污染問題日益突出，尋找新的替代能源已經成為各國面臨的迫切問題。磷酸鈷在鋰離子電池、超級電容器、催化等領域有著廣闊的應用，成為一種很有前景的磷酸鹽。目前，已經有很多方法來制備各種形貌的磷酸鈷材料，例如，CN201410453227.1 公開了一種磷酸鈷粉體材料的制備方法，所制備的磷酸鈷形貌粒度可控，用于不同電池材料；CN201510819184.9 公開了一種磷酸鈷超小納米盤、超薄納米片、超細納米線的制備方法和應用，制備的納米線樣品具有較好的電化學性能 ；CN201610241497.5公開了一種磷酸鈷納米管，應用于光解水制氫，可應用于工業生產。目前，未見磷酸鈷其他形貌的相關報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種形貌新穎的棉花團狀磷酸鈷球，該磷酸鈷球具有棉花團狀結構，形貌特殊，尺寸分布均勻，分散性好，具有十分重要的潛在應用價值。

本發明的目的還在于提供該棉花團狀磷酸鈷球的制備方法，該合成過程簡單，無須模板輔助，便于工業化生產。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種磷酸鈷球，該磷酸鈷球由磷酸鈷納米帶組成，具有類似棉花團的形貌。

進一步的，所述磷酸鈷球的直徑為10-50μm。

進一步的，所述磷酸鈷納米帶的長度為1-60μm，厚度為5-50nm。

本發明上述磷酸鈷球的制備方法包括以下步驟：

（1）將六次甲基四胺、磷酸鹽、水和醇混合，攪拌得到均勻溶液，然后再加入鈷鹽，攪拌均勻，得混合溶液；

（2）將步驟（1）的混合溶液進行水熱反應，得前驅體；

（3）將前驅體進行煅燒，得磷酸鈷球。

進一步的，上述步驟（1）中，所述醇為乙醇、乙二醇或丙三醇。醇與水的體積比為2-6：1。

進一步的，上述步驟（1）中，所述鈷鹽為硝酸鈷、氯化鈷或醋酸鈷；所述磷酸鹽為磷酸二氫鈉。優選的，鈷鹽、磷酸鹽與六次甲基四胺的摩爾比為1:5:2-4。

進一步的，上述步驟（1）中，磷酸鹽在混合溶液中的濃度為0.1-0.3mol/L。

上述制備方法中，以六次甲基四胺為沉淀劑，以水和醇為混合溶劑，以磷酸二氫鈉為磷源，同時六次甲基四胺和磷酸二氫鈉還作為形貌控制劑。通過調整混合溶液的組份和含量調控混合溶液的酸堿性、粘度等物化性能，使形貌形成可控。六次甲基四胺在混合溶劑中水解生成甲醛與氨氣，使得溶液呈堿性，鈷離子先與氫氧根反應形成氫氧化鈷，然后再與酸性的磷酸二氫鈉反應形成前驅體。所得氫氧化鈷為較厚的納米片，在與磷酸二氫鈉反應時納米片經過刻蝕擴散形成薄的納米帶結構，納米帶通過靜電吸引纏繞最后形成棉花團狀前驅體。經過煅燒，所得產物依然保持該棉花團狀形貌。

進一步的，上述步驟（2）中，所述水熱反應的溫度為70-110℃，水熱反應的時間為1-3h，水熱反應在密閉環境下進行。