[發(fā)明專利]一種用混合酸液浸泡對氧化物粉體包覆無定形磷酸鹽薄層的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202111083765.2
• 申請日: 2021-09-16
• 公開（公告）號: CN113735084A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊立山;趙雙雙;周君健
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南師范大學(xué)
• 主分類號: C01B25/26
• 分類號: C01B25/26;C01B25/45;C01G45/02;C01G51/00;C01G53/00;H01M4/36;H01M4/485;H01M4/50;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62
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本發(fā)明公開一種用混合酸液浸泡對氧化物粉體包覆無定形磷酸鹽薄層的制備方法。具體操作方案為，先按(1?5000)μL:(0.01?50)g:(10?500)mL的比例將濃磷酸、添加劑與分散劑混合攪拌得混合酸液；再按1 g:(1?100)mL的固液比將氧化物粉體分散于混合酸液中，并定溫(0?80°C)攪拌一段時間(0.5?6 h)得漿料；最后把漿料抽濾或離心收集粉體，水和乙醇洗滌2到5次，干燥即得到磷酸鹽包覆好的氧化物粉體。本發(fā)明通過以磷酸為磷源，利用一步法表面生長，實(shí)現(xiàn)原位包覆，形成厚度可控的納米無定形磷酸鹽包覆層，制備得到磷酸鹽包覆的氧化物材料。加大了氧化物材料的耐熱性、抗氧化性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)一步提升了氧化物的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可控厚度無定形磷酸鹽的包覆改性方法，特別涉及到一種基于混合酸液對氧化物粉體一步操作包覆可控厚度無定形磷酸鹽的制備方法。

背景技術(shù)

功能氧化物粉體在日常生活中應(yīng)用廣泛，如化工生產(chǎn)過程中應(yīng)用的催化劑，儲能領(lǐng)域中應(yīng)用的電極材料、電催化材料和電容器材料，抗輻射材料，特種耐火材料，耐腐蝕材料，以及干燥劑，吸附劑等。因此其在人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。但是氧化物材料在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的不足，比如耐腐蝕和抗高溫氧化性較差，需對其進(jìn)行改性處理。對氧化物粉體常用的改性方法包括：包覆改性、摻雜改性、復(fù)合改性等。其中，摻雜改性的反應(yīng)條件苛刻且反應(yīng)無法精確控制；復(fù)合改性操作簡單，但其改性結(jié)果往往不盡人意；包覆改性操作簡便、條件溫和、效果良好。

本發(fā)明對氧化物選用的包覆改性物為無定形磷酸鹽。磷酸鹽因?yàn)榫哂辛己玫幕瘜W(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性和浸潤性，而被用作光敏材料、導(dǎo)線、金屬、陶瓷、電極粉體等材料的耐腐蝕涂層、防火涂層、耐腐涂層及阻燃層等。此外，磷酸亞鐵鋰就是動力電池和大型儲能電站用的正極材料，表現(xiàn)出優(yōu)良的電解液浸潤性和穩(wěn)定的電化學(xué)活性。關(guān)于結(jié)晶磷酸鹽包覆的報道很多。如，CN201610249845.3用多聚磷酸鹽對蒙脫土進(jìn)行包覆，合成了復(fù)合阻燃劑，提升蒙脫土顆粒的阻燃性能和使用壽命；CN201610664407.3發(fā)明了結(jié)晶磷酸錳鹽包覆富鋰錳基正極材料的方法，改善了電池材料的倍率性能和循環(huán)性能；CN201811644905.7采用結(jié)晶磷酸鋁和三氧化二鋁復(fù)合包覆鈦酸鋰負(fù)極，改善電池的高溫儲存性能。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，已報道的磷酸鹽包覆層都是反應(yīng)路徑往往通過水溶性磷酸鹽和金屬離子的沉淀反應(yīng)而來，且需后續(xù)高溫?zé)崽幚淼玫降亩嗑Я姿猁}材料。因此，沒有直接酸液浸泡而在氧化物材料表面可控生長無定形磷酸鹽包覆層的報道。

本發(fā)明首次報道了將氧化物粉體直接浸泡在磷酸混合溶液中，通過磷酸和氧化物粉體表層的化學(xué)反應(yīng)，在氧化物粉體表面生長出厚度組分可控的無定形磷酸鹽包覆薄層，最終獲得改性的無定形磷酸鹽包覆氧化物的復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是，以磷酸為磷源，利用一步法表面生長，實(shí)現(xiàn)原位包覆，形成厚度可控的納米無定形磷酸鹽包覆層，制備得到無定形磷酸鹽包覆氧化物材料。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：無定形磷酸鹽包覆氧化物材料，其特征在于：可應(yīng)用于涂料、光材料、阻燃材料等工業(yè)材料；可應(yīng)用于電池材料，如水系電池、有機(jī)電池、空氣電池等電池材料；也可應(yīng)用于電催化材料，電容器材料及其他超薄涂層技術(shù)領(lǐng)域。

所述一種用混合酸液浸泡對氧化物粉體包覆無定形磷酸鹽薄層的制備方法，包括以下步驟：

①將一定量的濃磷酸(98%wt)量取為液體；將一定量的添加劑稱取為固體；將純水、乙醇、乙二醇、丙三醇中的一種或幾種混合得分散劑；按 (1-5000)μL:(0.01-10) g:(10-100) mL的比例將濃磷酸、添加劑與分散劑混合，并攪拌得混合酸液；

②按1 g/(1-100) mL的固液比將氧化物粉體分散于混合酸液中，并定溫(0-80 °C)攪拌一段時間(0.5-6 h)得漿料；

③把漿料抽濾或離心收集粉體，水和乙醇洗滌2到5次，干燥即得到無定形磷酸鹽包覆好的氧化物粉體。