碳酸盐湿式沉淀-煅烧分解法制备四氧化三钴及其表征

以氯化钴、碳酸氢铵为原料,吐温80(Tween-80)为表面活性剂,通过湿式沉淀法合成氧化钴的前驱体,再通过热分解制备四氧化三钴。采用扫描电镜、激光粒度仪、X射线衍射仪、热分析仪分析了碱式碳酸钴前驱体和钴氧化物的微观形貌、晶体结构和热分解等特征。结果表明:以碳酸盐为沉淀剂制得的钴氧化物前驱体为碱式碳酸钴,前驱体于600℃煅烧4 h后可得到粒径分布均匀、无团聚、平均粒径(D50)为4.48μm,钴质量分数为72.11%的球形立方四氧化三钴。     

碱式碳酸钴的热离解过程与形貌继承性

以碳酸氢铵为沉淀剂,从氯化钴溶液中沉淀制得棒状碱式碳酸钴。采用TG-DTG-DSC热分析技术对碱式碳酸钴的热离解过程进行研究,采用X射线衍射技术对碱式碳酸钴在不同煅烧温度下的热离解产物进行物相分析,采用扫描电镜观察碱式碳酸钴及其在700℃的煅烧产物Co3O4的形貌特征。结果表明,在此实验条件下,碱式碳酸钴在450℃煅烧以及保温3 h的热离解产物中CoO的质量分数依然高达50.5%,碱式碳酸钴完全离解为Co3O4的温度高于359.5~421.1℃的热分析测量值;700℃煅烧可得到单一相成分的Co3O4;850℃煅烧,Co3O4发生离解,热离解产物中CoO的质量分数高达47.93%,这一离解温度低于Co3O4热离解最低温度为910~920℃的热力学理论预测值。要制备单一相成分的Co3O4,必须严格控制其前躯体的煅烧离解条件。Co3O4产物对碱式碳酸钴具有良好的形貌继承性,因此通过控制Co3O4粉末前驱体的制备条件可以实现对Co3O4粉末形貌的有效控制。     

尺寸形貌可控Y(NH_4)(C_2O_4)_2·H_2O和Y_2O_3的制备及其形成机制

以硝酸、氨水、硝酸铵、商业氧化钇及草酸为初始原料,加入分散剂聚乙二醇(PEG2000)及表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS),采用改进的草酸沉淀工艺成功制备氧化钇前驱体Y(NH_4)(C_2O_4)_2·H_2O及经随后的焙烧工艺获得最终产品Y_2O_3粉体。具体工艺中,将一定浓度的小体积Y(NO_3)_3溶液滴入大体积氨水-硝酸铵混合溶液中形成Y(OH)_3溶胶,整个滴入过程体系pH值保持稳定,然后将85℃温度下的饱和草酸溶液滴加入上述制备的Y(OH)_3溶胶中,进行沉淀转化以制备钇草酸盐前驱体Y(NH_4)(C_2O_4)_2·H_2O,继而经焙烧工艺成功制备Y_2O_3粉体。X射线衍射技术(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征表明:前驱体Y(NH_4)(C_2O_4)_2·H_2O具有立方晶体结构,有轻微的团聚,经950℃焙烧2 h后,尽管失去了O,C和H,立方相Y_2O_3产品完整地保留了前驱体的形貌特征。进一步,主要通过调整表面活性剂SDBS/分散剂PEG2000质量比及改变草酸沉淀转化终点pH值来考察其对Y_2O_3产品尺寸及形貌的影响。不同条件下制备的Y_2O_3粉体扫描电子显微镜(SEM)表征表明:精确控制实验条件,特别是控制草酸沉淀转化过程终点pH值,可制备出形貌和尺寸可控的Y_2O_3粉体,当草酸沉淀转化过程中终点pH值小于1.8时,制备的Y_2O_3粉体粒径在1μm以下。另外,基于前驱体Y(NH_4)(C_2O_4)_2·H_2O在空气气氛下的差示-热重(TG-DSC)分析结果,其热分解过程应为:Y(NH_4)(C_2O_4)_2·H_2O→Y(NH_4)(C_2O_4)_2→Y_2O_2CO_3→Y_2O_3。     

Dy2O3纳米颗粒的制备及其光学特性

以四水碳酸镝(Dy_2(CO_3)_3·4H_2O)为镝源,Dy_2(CO_3)_3·4H_2O在空气中热重-热差(TGDTA)分析为依据,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见分光光度计(UVVis)分别表征了Dy_2(CO_3)_3·4H_2O在空气中热分解产物的物相、形貌和光学特性。研究结果表明,Dy_2(CO_3)_3·4H_2O在空气中的热分解过程主要分为两个阶段,第一阶段是在室温～285℃之间Dy_2(CO_3)_3·4H_2O失去结晶水变为Dy2(CO3)3,第二阶段是在285～700℃范围内Dy2(CO3)3经过受热分解生产了Dy_2O_3,在700℃下保温15 min获得了Dy_2O_3纳米颗粒。Dy_2O_3纳米颗粒具有较强的光吸收能力。此外,在波长为300～400 nm的范围内,Dy_2O_3纳米颗粒具有较宽的光吸收带。     

几种钴矿石的浮选研究

自然界中含钴矿物约有30多种。按化学组分可分为:硫化物、砷化物、硫砷化物及氧化物,但其中具有工业价值的一般不超过10种。常见的钴矿物有:砷钴矿CoAs_2,辉砷钴矿CoAsS,钴毒砂(CoFe)AsS、砷钴镍铁矿(CoNiFe)As_2、方钴矿Co_3S,方硫钴镍矿(CoNi)_3S_4,钴华Co_3(AsO_4)_2·8H_2O和钴土矿(CoOMnO)Mn_2O_3H_2O等。     

纳米氧化钕的热分解法制备及其光学特性试验研究

研究了以碳酸钕(Nd_2(CO_3)_3·H_2O)为钕源,采用热分解法制备纳米氧化钕。根据Nd_2(CO_3)_3·H_2O在空气中的热重-差热(TG-DTA)分析结果,借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)分别表征Nd_2(CO_3)_3·H_2O在空气中热分解产物的物相、形貌和光学特性。结果表明,Nd_2(CO_3)_3·H_2O的热分解过程分为3个阶段:第1阶段,室温～300℃,Nd_2(CO_3)_3·H_2O失去结晶水变为Nd_2(CO_3)_3;第2阶段,300～550℃,Nd_2(CO_3)_3受热分解产生中间产物Nd_2O_2CO_3;第3阶段,550～850℃,Nd_2O_2CO_3在850℃下保温15 min,形成纳米Nd_2O_3。第3阶段是控制Nd_2O_3粒径的主要环节。     

草酸盐湿式沉淀-煅烧分解法制备四氧化三钴及其表征

以氯化钴、草酸铵为原料,吐温80(Tween-80)为表面活性剂,通过湿式沉淀法合成氧化钴的前驱体,再通过热分解制备四氧化三钴。采用扫描电镜、X射线衍射仪、热分析仪分析了钴氧化物前驱体和钴氧化物的形貌、晶体结构和热分解等特征。结果表明:以草酸盐为沉淀剂制得的钴氧化物前驱体为CoC_2O_4·2H_2O,前驱体于600℃煅烧4 h后可得到较纯的四氧化三钴粉末,并且基本保持了前驱体原来的形貌,仍为针(棒)状,粒子边缘变得光滑。     

水热合成不同形态氧化钇的制备工艺及生长机制

以六水硝酸钇(Y(NO_3)_3·6H_2O)为原料,通过调整沉淀剂(NH_3·H_2O或CO(NH_2)_2)、分散剂(C_2H_6O)或模板剂(C_3H_8O_3),采用水热法制备了3种不同形态的微米级氧化钇颗粒,分析了3种形态氧化钇的生长机制。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)分别对制备过程中的含钇化合物以及含钇氧化物的形态、尺寸与相结构进行表征。实验结果表明:氨水作为沉淀剂与硝酸钇溶液水热反应后生成了棒状Y_2NO_3(OH)_5·1.5H_2O,加入丙三醇(C_3H_8O_3)后生成杨桃状Y_2(OH)_(5.14)(NO_3)_(0.86)·H_2O;以尿素为沉淀剂与硝酸钇和乙醇反应后生成球状Y(OH)CO_3。经过煅烧后,3种水热反应产物均转变成为体心立方型Y_2O_3,其形态分别继承了水热反应产物的棒状、杨桃状和球状形态;Y_2O_3的晶粒尺寸小,颗粒分布均匀;晶体生长所需能量满足二维生长趋势时形成棒状Y_2O_3;加入H原子成角度分布的模板剂丙三醇(C_3H_8O_3)形成杨桃状Y_2O_3;分散剂乙醇(C_2H_6O)使晶体各个方向均匀生长,形成球状Y_2O_3。     

微波-超声波协同制备纳米球形氧化镝

在微波-超声波协同作用下,采用尿素为沉淀剂,与一定浓度的DyCl_3溶液充分反应之后,得到Dy_2O_3前驱体(Dy(OH)CO_3·H_2O),煅烧后得到纳米球形Dy_2O_3。探究了Dy~(3+)浓度、尿素浓度以及超声波功率对Dy_2O_3前驱体微观形貌的影响。采用扫描电子显微镜、同步热分析仪、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪对Dy_2O_3前驱体煅烧前后的微观形貌、微观结构进行了表征,对煅烧分解机理进行了分析。结果表明:当控制Dy~(3+)浓度0.045 mol/L,尿素浓度2.5 mol/L,微波功率500 W,超声功率800 W,超声波模式1∶2,反应时间1 h,反应温度90℃时,可以得到粒径均一、表面光滑、分散程度好且粒径约为220 nm的Dy(OH)CO_3·H_2O。在800℃的煅烧温度下该前驱体可完全分解,最终得到粒径约为200 nm的纳米球形Dy_2O_3。     

小粒度、大松比球形钴粉的制备工艺研究

本文以氯化钴溶液为原料,以碳酸氢铵为沉淀剂,用液相法制备前驱体碳酸钴,着重考查了碳酸钴合成过程中氯化钴溶液浓度、反应温度、加料速度、络合剂加入量及酸碱度等因素对碳酸钴的成核、生长的影响,煅烧温度、氢还原温度、还原时间对钴粉松比、粒度、氧含量等性能的影响,通过以上条件的优化选择,当反应终点p H值为6.8~7.0,NH3:Co(摩尔比)为(1.4~1.5):1,反应时间为120~150 min时合成理想的碳酸钴晶体,碳酸钴微观形貌为球形或类球形,粒度(D50)≤5.0μm,前驱体经洗涤、过滤、烘干,在600~700℃煅烧成氧化钴,用氢气在470~500℃将氧化钴还原4~6 h后制备成钴粉,钴粉Fsss粒度小于1.0μm,松装比重大于0.8 g/cm3,氧含量小于0.5%,微观形貌为球形或类球形,通过控制前驱体的合成以及氢还原过程,可以控制钴粉的粒度及松装比重。     

表面活性剂辅助合成正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的性能

在表面活性剂、超声振动和机械搅拌的协同作用下,采用共沉淀法制备镍钴锰复合氢氧化物前驱体(Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2),最后将制备得到的纳米片前驱体与碳酸锂(Li_2CO_3)采用高温固相法烧结合成三元层状正极材料(LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2)。对于实验制得的前驱体和正极材料使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)以及电池测试仪对前驱体和正极材料进行表征和电化学性能的检测,以探究表面活性剂对正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2和其前驱体的影响。实验结果表明:使用两种表面活性剂油胺(OA)和聚乙烯吡咯烷酮-K30(PVP-K30)所制备出的前驱体为近正六边形的纳米片,纳米片尺寸为400 nm左右。所制备出的正极材料在室温下,2.8~4.5 V,1C充放电条件下,其初始放电容量分别达到151.699和157.093 mAh·g~(-1),经过50次循环后容量保持率分别达到88.22%和99.04%。这样也表明所制备出的正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2具有良好的电化学性能。     

钴盐沉淀—热分解法制备超细八面体四氧化三钴

提出了一种以硫酸钴、碳酸氢铵为原料,聚乙二醇为表面分散剂,采用钴盐沉淀—热分解法制备超细八面体Co3O4的方法。通过热重-差热分析仪、红外光谱分析仪、X射线衍射仪、场发射扫描电镜、激光粒度分析仪对前驱体碱式碳酸钴和产品Co3O4进行了分析和表征。结果表明:制备的Co3O4粉末呈八面体晶体形貌,粒度在亚微米至微米级,粒度分布均匀且范围窄,制备过程分散剂的添加消除了粉末的团聚现象。     

砷酸钙渣形成类型的热力学分析

Ca-As盐的形成发生于含砷溶液的钙盐沉淀及砷在地下水迁移的过程中。通过热力学计算,绘制了25℃时Ca~(2+)-AsO_4~(3-)-H_2O系热力学平衡图,并考察了Ca/As摩尔比对沉淀的物相组成及沉淀效果的影响。结果表明,在0pH14范围内,Ca~(2+)-AsO_4~(3-)-H_2O系可形成4种固体物相,分别为CaHAsO_4·H_2O(_s)、Ca_3(AsO_4)_2·4H_2O(_s)、Ca_5(AsO_4)_3OH和Ca_4(OH)_2(AsO_4)_2·4H_2O(_s)。当Ca/As2时,CaHAsO_4·H_2O(_s)和Ca_3(AsO_4)_2·4H_2O(_s)的稳定区随着pH的增大而缩小,Ca_5(AsO_4)_3OH的稳定区随pH增大而扩大。当Ca/As2时,Ca_4(OH)_2(AsO_4)_2·4H_2O_((s))才能形成。结合已有研究,认为要达到理想的脱砷效果,Ca/As应该大于2,且溶液中应该保持较高的游离钙浓度。     

氧化铈超微粉前驱体的制备与表征

采用萃取分离生产线取得的氯化铈料液为铈源,碳酸氢铵为沉淀剂利用转形工艺合成氧化铈前驱体,最后前驱体通过烘干和焙烧制备了超微氧化铈粉。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和粒度分析仪研究了不同的碳酸氢铵与铈离子物质的量之比(料比)对超微粉前驱体的液计回收率、粒度(D50)和粒度分布的影响,结果表明:得到的前驱体为碱式碳酸铈,其粒度(D50)小于3μm;当料比由2.6:1逐渐增加到3.5:1时,氧化铈超微粉前驱体的液计回收率逐渐上升,而其粒度与粒度分布均有先减小后增大的特征,且当料比为3:1时粒度分布最佳,分布系数为0.739,此时液计回收率为98.31%,D50为1.790μm,对应的超微氧化铈粉粒径均匀,为0.1~0.3μm。     

改进共沉淀法制备YAG粉末

以硝酸铝(Al(NO_3)_3·9H_2O)和硝酸钇(Y(NO_3)_3·6H_2O)为原料,碳酸氢铵(NH_4HCO_3)为沉淀剂,PEG1000为分散剂,采用改进共沉淀合成了钇铝石榴石(YAG)前驱体粉末。用热重分析仪、粒度测试仪、X射线衍射仪等分析了粉末的结构和性能。结果表明,改进共沉淀能制备纯度较高的YAG相;陈化时间对YAG粉体材料的结构和性能有一定的影响,当陈化时间为12h时,制得的YAG粉体纯度较高,粒径分布较为均匀,其比表面积达到了367.79 m~2/kg,中位径为7.52μm。     

纳米TiO_2修饰LiNi_(0.83)Co_(0.11)Mn_(0.06)O_2正极材料改性研究

采用共沉淀法先合成[Ni_(0.83)Co_(0.11)Mn_(0.06)](OH)_2前驱体,在纯氧气氛下经过两段高温烧结生成LiNi_(0.83)Co_(0.11)Mn_(0.06)O_2正极材料。通过在前驱体配锂烧结过程中加入纳米TiO_2实现了Ti~(4+)掺杂,经过掺杂后的Li[Ni_(0.83)Co_(0.11)Mn_(0.06)]_(0.98)Ti_(0.02)O_2正极材料在1C电流密度下的放电比容量高达185.6mAh/g,循环100圈后容量维持在178.8mAh/g,容量保持率高达96.33%。     

电池级Co3O4的制备

研究了用碳铵直接沉淀氯化钴制备前躯体进而煅烧制备电池级Co3O4的工艺.主要考察了氯化钴溶液中钴离子浓度、溶液起始pH值、沉淀反应温度、沉淀反应时间等对前躯体粒度分布的影响,以及前躯体煅烧温度、煅烧时间对产物Co3O4颗粒形貌、粒度的影响.XRD研究表明,用该方法制备的前驱体粉末为无定形的碱式碳酸钴,经过煅烧后生成均匀分散的Co3O4粉末.XRD、SEM、粒度分布、振实密度等测试对煅烧产物进行了性能表证,结果显示产物具有标准Co3O4晶型结构,结晶良好,粉末具有规整的颗粒形貌,并且具有较好的分散性,平均粒径l～5 μm,振实密度2.1 g·cm-3,满足电池级Co3O4的要求.     

沉淀剂对ZrO_2(MgO)纳米粉体制备的影响

以ZrOCl_2·8H_2O、Mg(NO_3)_2·6H_2O为原料,分别以氨水、氨水+0.5 mol/L碳酸铵、氨水+0.5 mol/L碳酸氢铵为沉淀剂,采用化学共沉淀法制备ZrO_2(MgO)前驱体粉体.通过差热分析、X射线衍射、扫描电镜、红外光谱等对所得纳米粉体进行测定分析.结果表明:采用不同沉淀剂制得的ZrO2(MgO)纳米粉体平均晶粒尺寸都稍大于30 nm,用氨水+碳酸铵、氨水+碳酸氢铵为沉淀剂时,能够提高ZrO_2(MgO)纳米粉体的分散性能.     

碳酸氢铵沉淀法制备高松装密度氧化钆

碳酸氢铵与氯化钆沉淀反应制备碳酸钆前驱体,碳酸钆前驱体经高温焙烧得到Gd2O3.考察了晶种添加、碳酸氢铵浓度、沉淀温度、沉淀时间对Gd2O3松装密度的影响.结果表明:添加适量的晶种,采用特定的方式进行培养,控制碳酸氢铵浓度130 g/L,沉淀温度(60～65)℃,沉淀时间60 min,可以制备出大颗粒晶型碳酸钆前驱体,...     

纳米La_2O_3粉晶的制备及其表征

以La(NO_3)_3·6H_2O、NH_4HCO_3和聚乙二醇为原料,利用沉淀法制备了纳米La_2O_3粉体,利用XRD,TG-DTA和TEM等测试方法对干凝胶热分解过程及最终形成的纳米La_2O_3粉体进行了分析和表征,XRD法考察了前驱体在不同热处理条件下产物物相和晶粒度的变化情况,实验结果表明,在适当工艺参数下,前驱体经720℃,1h焙烧所得产物为平均粒径小于50nm的La_2O_3粉体.