專利名稱：固相界面誘導(dǎo)沉淀制備氧化鎳、氧化鈷粉末的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬氧化物粉末的制備方法。具體地說是一種固相界面誘導(dǎo)沉淀制備氧化鎳、氧化鈷粉末的方法。
背景技術(shù)：
目前采用草酸或其鹽類通過濕化學(xué)沉淀制備金屬氧化物粉末的方法通常都是將金屬鹽和草酸或草酸鹽類預(yù)先溶解配制成溶液，再在一定工藝條件下進行混合、接觸、反應(yīng)，從而生成一定大小和形狀的固體粉末顆粒。如CN1114639A采用硝酸鈷、硝酸鎳溶液與草酸銨溶液經(jīng)過沉淀反應(yīng)后過濾、洗滌、焙燒后得到的氧化鈷、氧化鎳粉末；JP2208227A以氯化鈷溶液為原料，與草酸或草酸銨溶液，沉淀、過濾、洗滌、干燥后經(jīng)通氧焙燒而制得的氧化鈷粉末。這種全溶液態(tài)加料方式，一般只能得到棒狀或針狀的粉末顆粒，其缺點是產(chǎn)品粒度粗且不均勻，氧化物粉末粒度一般在數(shù)微米；棒狀或針狀顆粒的流動性不好，在與其他粉末或基體材料混合時，難以達到充分均勻地分布，不利于最終制品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。而且這些制備方法由于采用全溶液態(tài)加料方式，造成溶液體積過大，加重了沉淀母液的處理負擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服以上缺點，提供了一種既可制備出類球形的金屬氧化物粉末，使產(chǎn)品粒度微細、均勻，又可以減少溶液體積量，顯著減少沉淀過程產(chǎn)生的母液量，且工藝簡單、操作方便的固相界面誘導(dǎo)沉淀制備金屬氧化物粉末的方法。
本發(fā)明包括以下步驟1.將可溶性金屬鎳鹽、鈷鹽(硝酸鹽、氯化鹽或硫酸鹽)配制成0.01-2.0mol/L的溶液；按溶液中金屬重量的0.1~1％加入高分子分散劑；所述高分子分散劑可以為PVP、OP、TWEEN-80、PEG-2000、PVA、PAA等中的至少一種；2.將上述金屬鹽溶液加入到攪拌反應(yīng)器中，控制溫度在25~90℃ 之間，最佳溫度40-60℃，溶液pH值為1.0~5.0，攪拌速度為100-300轉(zhuǎn)/分鐘，按與溶液中鎳或鈷物質(zhì)的摩爾量1~1.2稱取草酸或草酸鹽固體粉末；反應(yīng)及陳化0.5~3小時。
反應(yīng)的最佳溫度為40-60℃之間，最佳pH值為1.5-2.5，最佳攪拌速度為100-200轉(zhuǎn)/分。
3.過濾，沉淀用熱水洗滌，直至洗液中檢測不出陰離子為止；4.干燥后得到帶有結(jié)晶水的不溶性金屬草酸鹽粉末；5.將金屬草酸鹽粉末在空氣氛下，在350~1000℃煅燒4~12小時，制得金屬氧化物粉末。
本發(fā)明采用的固體界面誘導(dǎo)方法制備出的鎳、鈷金屬氧化物粉末微觀形貌呈類球形，產(chǎn)品粒度微細、均勻，粉末粒度一般在1～20μm，該方法工藝簡單、操作方便、無環(huán)境污染。
具體實施例方式
實施例1取1.0mol/L的NiCl2溶液500mL，加入PVP分散劑1.0克，攪拌混合均勻，并用鹽酸調(diào)溶液pH＝4.5，加熱至45℃；稱取80.0克已經(jīng)破碎并過100目的草酸固體，分等量三次加入NiCl2溶液中，每次加料間隔3分鐘，混合溶液的pH為1.5左右。加料完畢后，繼續(xù)陳化0.5小時；加料和陳化過程控制攪拌速度在300轉(zhuǎn)/分。陳化完畢后，過濾，粉末采用熱水洗滌，至洗液中檢測不出陰離子為止。干燥后得74.5g草酸鎳粉末，檢測分析結(jié)果表明粉末具晶體結(jié)構(gòu)，粉末粒度在0.5~20μm之間，平均粒徑在5μm左右，微觀形貌為球形或類球形。
上述草酸鎳粉末在空氣氣氛下，溫度380℃、煅燒4小時，得31.8g氧化鎳粉末，平均粒度在4.2μm左右，微觀形貌為球形或類球形。
實施例2取1.0mol/L的NiCl2溶液500mL，加入OP分散劑1.0克，攪拌混合均勻，并用鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH＝4.5，加熱至50℃；稱取76.0克已經(jīng)破碎并過100目的草酸固體，一次性加入NiCl2溶液中，此時混合溶液的pH為1.5左右。加料完畢后，繼續(xù)陳化0.5小時；加料和陳化過程控制攪拌速度在300轉(zhuǎn)/分。陳化完畢后，過濾，粉末采用熱水洗滌，至洗液中檢測不出陰離子為止。干燥后得78.0g草酸鎳粉末，檢測分析結(jié)果表明該粉末具晶體結(jié)構(gòu)，粉末粒度在0.5~20μm之間，平均粒徑在3.5μm左右，微觀形貌為球形或類球形。
上述草酸鎳粉末在空氣氣氛下，溫度380℃、時間4小時煅燒處理，得32.8g氧化鎳粉末，平均粒度在2.8μm之間，微觀形貌為球形或類球形。
實施例3取1.5mol/L的Ni(NO3)2溶液500mL，加入OP分散劑2.0克，攪拌混合均勻，并用硝酸調(diào)節(jié)溶液pH＝4.5，加熱至55℃；稱取112.0克已經(jīng)破碎并過100目的草酸銨固體，一次性加入Ni(NO3)2溶液中，此時混合溶液的pH為1.0左右。加料完畢后，繼續(xù)陳化0.5小時；加料和陳化過程控制攪拌速度在200轉(zhuǎn)/分。陳化完畢后，過濾，粉末采用熱水洗滌，至洗液呈中性為止。干燥后得115.5g草酸鎳粉末，檢測分析結(jié)果表明該粉末具晶體結(jié)構(gòu)，粉末粒度在0.5~20μm之間，平均粒徑在2.5μm左右，微觀形貌為球形或類球形。
上述草酸鎳粉末在空氣氣氛下，溫度380℃、時間4小時煅燒處理，得49.1g氧化鎳粉末，平均粒度在1.8μm之間，微觀形貌為球形或類球形。
實施例4取1.0mol/L的Ni(NO3)2溶液500mL，加入PVA等分散劑0.5克，攪拌混合均勻，并用硝酸調(diào)溶液pH＝3.0，加熱至60℃；稱取76.0克已經(jīng)破碎并過100目的草酸固體，一次性加入Ni(NO3)2溶液中，此時混合溶液的pH為1.0左右。加料完畢后，繼續(xù)陳化0.5小時；加料和陳化過程控制攪拌速度為300轉(zhuǎn)/分。陳化完畢后，過濾，粉末采用熱水洗滌，至洗液中檢測不出陰離子為止。干燥后得77.2g草酸鎳粉末，檢測分析結(jié)果表明該粉末具晶體結(jié)構(gòu)，粉末粒度在0.5~20μm之間，平均粒徑在3.0μm左右，微觀形貌為球形或類球形。
上述草酸鎳粉末在空氣氣氛下，溫度380℃、時間4小時煅燒處理，得33.2g氧化鎳粉末，平均粒度在2.5μm之間，微觀形貌為球形或類球形。
實施例5取1.0mol/L的NiSO4溶液500mL，加入TWEEN-80等分散劑1.0克，攪拌混合均勻，并用硫酸調(diào)溶液pH＝2.5，加熱至60℃；稱取76.0克已經(jīng)破碎并過100目的草酸固體，一次性加入NiSO4溶液中，此時混合溶液的pH為1.0左右。加料完畢后，繼續(xù)陳化0.5小時；加料和陳化過程控制攪拌速度在300轉(zhuǎn)/分。陳化完畢后，過濾，粉末采用熱水洗滌，至洗液中檢測不出陰離子為止。干燥后得73.0g草酸鎳粉末，檢測分析結(jié)果表明該粉末具晶體結(jié)構(gòu)，粉末粒度在0.5~20μm之間，平均粒徑在2.5μm左右，微觀形貌為球形或類球形。
上述草酸鎳粉末在空氣氣氛下，溫度380℃、時間4小時煅燒處理，得31.4g氧化鎳粉末，平均粒度在2.0μm之間，微觀形貌為球形或類球形。
實施例6配制1.0mol/L的CoCl2溶液1.0L，加入PVP等分散劑1.0克，加熱至28~32℃，調(diào)整pH＝2.0；再取150g的草酸固體，研磨至100目，一次性快速加入CoCl2溶液中，加料完畢后，升溫至60℃左右陳化1.5h。加料和陳化過程控制攪拌速度在200轉(zhuǎn)/分。陳化完畢后，過濾，粉末采用熱水洗滌，至洗液中檢測不出陰離子為止。干燥后得163.5g草酸鈷前驅(qū)體粉末，粉末粒度在0.2~20μm之間，微觀形貌為球形或類球形。
所得163.5g草酸鈷前驅(qū)體在空氣氣氛下，溫度400℃、時間5小時進行煅燒處理，得69.0g氧化物，成分為氧化鈷和氧化亞鈷和四氧化三鈷的混合物，平均粒度在5~10μm之間，微觀形貌為球形或類球形。
權(quán)利要求
1.一種固相界面誘導(dǎo)沉淀制備氧化鎳、氧化鈷粉末的方法，其特征在于包括以下步驟(1)將可溶性金屬鎳鹽、鈷鹽配制成0.01-2.0mol/L的溶液；按溶液中金屬重量的0.1~1％加入高分子分散劑；(2)將上述金屬鹽溶液加入到攪拌反應(yīng)器中，按與溶液中鎳或鈷物質(zhì)的摩爾量的1~1.2稱取草酸或草酸鹽固體粉末，經(jīng)研磨、篩分后一次性或分多次加入，控制溫度在25~90℃之間，溶液pH值為1.0~5.0，攪拌速度為100-300轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)及陳化0.5~3小時；(3)過濾，沉淀用熱水洗滌，直至洗液中檢測不出陰離子為止；(4)干燥后得到帶有結(jié)晶水的不溶性金屬草酸鹽粉末；(5)將金屬草酸鹽粉末在空氣氛下，在350~1000℃煅燒4~12小時，制得金屬氧化物粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述可溶性金屬鹽為硝酸鹽，氯化物，硫酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述高分子分散劑可以為PVP、OP、TWEEN-80、PEG-2000、PVA、PAA中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在反應(yīng)過程中最佳溫度為40-60℃之間，最佳pH值為1.5-2.5，最佳攪拌速度為100-200轉(zhuǎn)/分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固相界面誘導(dǎo)沉淀制備氧化鎳、氧化鈷粉末的方法。將要制備的氧化物的可溶性金屬鹽配制成0.01－2.0mol/L的溶液；按溶液中金屬鈷或鎳含量的0.1～1％加入高分子分散劑；按與金屬鈷或鎳物質(zhì)的量的1～1.2稱取草酸或草酸鹽固體粉末，經(jīng)研磨、篩分后一次性或分多次加入，控制反應(yīng)溫度為25～90℃，溶液pH值為1.0～5.0，攪拌速度為100－300轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)及陳化0.5～3小時；生成不溶性金屬草酸鹽粉末，在350～1000℃煅燒4～12小時，制得金屬氧化物粉末。通過這種方法制備出的氧化鎳或氧化鈷產(chǎn)品粒度微細、均勻，微觀形貌呈類球形，同時也能顯著減少沉淀后母液量，工藝簡單、操作方便。
文檔編號C01G53/00GK1699188SQ20051003153
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月13日
發(fā)明者黃凱, 郭學(xué)益, 劉榮義, 李平, 劉曉劍, 卿波, 韓劍慧 申請人:中南大學(xué), 湖南開天新材料有限公司