[發明專利]一種球狀納米磷酸鐵的制備方法

有效

• 申請號: 201810311388.5
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN108439361B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 姚志通;蘇衛平;吳衛紅;唐俊紅
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;B82Y40/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發明公開了一種球狀納米磷酸鐵的制備方法。本發明向有機廢水中加入磷源溶液混合均勻，調節pH至2～5，按比例加入二價鐵鹽，待完全溶解后按比例加入氧化劑，反應10～150min后離心，上清液為降解后的廢水，濾渣烘干后得到納米磷酸鐵，其平均粒徑為20?90nm。本發明可同時實現有機廢水的降解和鐵資源的回收，降低了廢水處理成本，同時提高了鐵資源的附加值，具有環保和經濟雙重效益。

技術領域

本發明屬于廢水處理處置技術領域，特別涉及一種球狀納米磷酸鐵的制備方法。

背景技術

磷酸鐵作為電池正極材料磷酸鐵鋰的一種前驅體，優勢明顯，用量持續增加。目前合成磷酸鐵的方法主要有溶膠凝膠法、共沉淀法、機械化學活化法等。傳統電池級磷酸鐵制備方法，是將Fe²⁺氧化后或直接用Fe³⁺溶液和磷酸鹽混合，調節溶液的pH，生成沉淀得到磷酸鐵產品。但是這些制備方法，合成的一次顆粒較大，振實密度低、形狀不規則。因為空間阻力過大，一次顆粒微觀上也不具備足夠的微孔和通道，在對磷酸鐵進行碳包覆上及鋰離子滲透、鑲嵌上很難實現或效果不理想，不能滿足電性能參數要求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種球狀納米磷酸鐵的制備方法，其磷酸鐵平均粒徑為20-90nm。

本發明方法具體是：向有機廢水中加入磷源溶液混合均勻，調節pH至2～5后加入二價鐵鹽；待完全溶解后再加入氧化劑，反應10～150min后離心，上清液為降解后的廢水，濾渣烘干后得到球狀納米磷酸鐵。

所述的有機廢水包括印染、造紙、化工、制藥、食品等行業產生的有機廢水，有機廢水COD濃度為500-10000mg/L。

所述的磷源為磷酸溶液、磷酸鹽溶液或磷酸與磷酸鹽混合溶液。

所述的二價鐵鹽為硫酸亞鐵或氯化亞鐵，其添加量為鐵離子與磷摩爾比為1:1～1:2。

所述的氧化劑為過一硫酸鹽及過二硫酸鹽，其添加量為氧化劑與COD質量比為1:1～4:1。

本發明有機廢水氧化降解過程中二價鐵以一定的速率自發緩慢地轉化為三價鐵，可作為制備磷酸鐵的鐵源。反應過程中的磷酸鹽起到磷源和催化劑的作用，氧化反應生成的三價鐵在磷酸鹽的催化作用下促使反應不斷朝正方向進行，緩慢地生成納米磷酸鐵，避免了傳統合成磷酸鐵過程中磷酸鐵的團聚和粒度的增大。磷酸鐵振實密度低可通過改變其外形和粒度來改善，球形或類球形的磷酸鐵能大幅度提高其振實密度，提高電容量。目前球形磷酸鐵的制備大都是反應一次性成形，或后續再用球磨機碾磨，所制產品形狀不規則、性能不穩定。本發明可制備平均粒徑為20-90nm的磷酸鐵，同時實現有機廢水的降解和鐵資源的回收，降低了廢水處理成本，同時提高了鐵資源的附加值，具有環保和經濟雙重效益。

附圖說明

圖1為實施例1納米磷酸鐵的XRD圖。

圖2為實施例1納米磷酸鐵的SEM圖。

圖3為實施例2納米磷酸鐵的XRD圖。

圖4為實施例2納米磷酸鐵的SEM圖。

具體實施方式

本發明結合以下實例作進一步的說明，但本發明的內容不僅限于實施例中所涉及的內容。

實施例1：

一種球狀納米磷酸鐵的制備方法，其特征在于主要包括如下步驟：向COD濃度為500mg/L的酸性品紅染料廢水中加入磷酸溶液混合均勻，調節pH至2，按鐵離子與磷摩爾比等于1:2比例加入氯化亞鐵，待完全溶解后按氧化劑與COD質量比等于4:1比例加入過硫酸鈉，反應10min后離心，上清液為降解后的廢水，濾渣烘干后得到球狀納米磷酸鐵，其平均粒徑為20nm。納米磷酸鐵的XRD和SEM見圖1和圖2。