专利名称：一种超细氧化钴的均匀沉淀制备方法
技术领域：
本发明涉及一种陶瓷、硬质合金、磁性材料、催化剂、锂离子电池电极、热敏电阻、压敏电阻、非线性电压电阻器、氧化锌避雷器、显像管玻壳材料等领域应用的超细氧化钴的制备方法。
背景技术：
氧化钴的制备通常采用“化学沉淀—热分解”工艺，其中化学沉淀可用草酸盐、碳酸盐、苛性碱、尿素等作沉淀剂，在不同的操作条件下可得到不同粒度和形貌的沉淀粉末。采用草酸盐、碳酸盐、苛性碱等作沉淀剂的直接沉淀方法，往往容易造成沉淀剂的局部浓度过大而引起局部产物过饱和度过高，最终造成粒度分布不均匀。现有报道的尿素均匀沉淀方法采用的金属钴离子浓度大多在毫摩尔的级别，产率非常低，仅适合于做科学研究用，而不能工业规模化量产。
发明内容
本发明的目的在于克服以上缺点，提供了一种粒度分布均匀、产率高、可以工业规模化生产、反应过程简单，成本较低，可达到工业规模化生产的一种超细氧化钴的均匀沉淀制备方法。
本发明的方法包括均匀沉淀方法和煅烧热解方法制取超细氧化钻。
本发明的方法包括钴盐溶液的配制、尿素沉淀、过滤、洗涤、干燥，煅烧成成品，其特征在于(1).钴盐溶液中钴的含量为40-180克/升，调节溶液pH值为1.5-5.0；
(2).尿素沉淀按尿素与钴盐的摩尔比＝2-51，将尿素加入钴盐溶液中，充分混合、溶解，调节混合溶液的pH值在1.5-5.0之间；加入钴含量0.01-5％(重量比)的表面活性剂，搅拌均匀，在温度85-100℃，保温反应2-8小时，生成碳酸钴浆料；(3)过滤、用50℃以上的热水洗涤至滤液中用常规化学沉淀试剂检测不出阴离子为准；(4)干燥、焙烧在85-100℃烘5小时以上，得到干燥的碳酸钴；再在300-1000℃，焙烧2-15小时，获得氧化钴粉末。
所述钴盐水溶液可以为硝酸或硫酸或盐酸溶解高纯金属钴生成的硝酸钴或硫酸钴或氯化钴溶液；也可以为经过P204萃取除杂和P507分离镍钴后得到的高纯氯化钴、硝酸钴或硫酸钴溶液。
所述表面活性剂可以为脂肪酸失水山梨醇酯类(Tween系列)、烷基酚聚氧乙烯醚类(OP系列)、失水山梨醇酯类(Span系列)、硬脂酸等表面活性剂中的至少一种。
反应的最佳pH值在2.5-4.5之间。
本发明制备出的超细氧化钴粉末，微观形貌基本呈球形，致密、容易洗涤；产物纯度高；产品粒度细小、分布窄、团聚少；粒度均匀，平均粒度可在0.1μm~5μm之间，通过调节工艺条件，易于控制产物的粒度。物相为a-Co3O4，钴含量为72％左右，比表面积可高达36米2/克，纯度高，可达到陶瓷、硬质合金、磁性材料、催化剂、锂离子电池电极、热敏电阻、压敏电阻、非线性电压电阻器、氧化锌避雷器、显像管玻壳材料等领域的应用要求。操作简单，对设备要求不高。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进行进一步描述。
实施例1取60g/L的氯化钴溶液1L，加入钴含量重量比的0.05％表面活性剂Tween-80，再加入200g尿素，使其充分混合、溶解，并调节混合溶液的pH值为4.0，在100℃下保温反应5小时。得到碳酸钴沉淀，经过滤、洗涤、烘干、在450℃下煅烧4小时，得到72.5克超细氧化钴产品。经过激光粒度分析检测，粒度分布较均匀，平均粒度为1.2μm。
实施例2取120g/L的硝酸钴溶液1L，加入钴钴含量重量比的0.02％表面活性剂0P，再加入250g尿素，搅拌并充分混合、溶解，调节混合溶液的pH值控制为3.5，在95℃下保温反应6小时。得到碳酸钴沉淀，经过滤、洗涤、烘干、在400℃下煅烧4小时，得到151.1克超细氧化钴产品。经过激光粒度分析检测，粒度分布较均匀，平均粒度为0.3μm。
实施例3取45g/L的硫酸钴溶液1L，加入钴含量重量比的2.0％表面活性剂Span再加入120g尿素，使其充分混合、溶解，并调节混合溶液的pH值控制为3.0，在85℃下保温反应5小时。得到碳酸钴沉淀，经过滤、洗涤、烘干、在500℃下煅烧5小时，得到51.0克超细氧化钴产品。经过激光粒度分析检测，粒度分布较均匀，平均粒度为0.7μm。
权利要求
1.一种制备超细氧化钴的方法，包括钴盐溶液的配制、尿素沉淀、过滤、洗涤、干燥，煅烧成成品，其特征在于(1).钴盐溶液中钴的含量为40-180克/升，调节溶液pH值为1.5-5.0；(2).尿素沉淀按尿素与钴盐的摩尔比＝2-5∶1，将尿素加入钴盐溶液中，充分混合、溶解，调节混合溶液的pH值在1.5-5.0之间；加入钴含量0.01-5％(重量比)的表面活性剂，搅拌均匀，在温度85-100℃，保温反应2-8小时，生成碳酸钴浆料；(3)过滤、用50℃以上的热水洗涤至滤液中用常规化学沉淀试剂检测不出阴离子为准；(4)干燥、焙烧在85-100℃烘5小时以上，得到干燥的碳酸钴；再在300-1000℃，焙烧2-15小时，获得氧化钴粉末。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述钴盐水溶液可以为硝酸或硫酸或盐酸溶解高纯金属钴生成的硝酸钴或硫酸钴或氯化钴溶液。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述钴盐水溶液可以为经过P204萃取除杂和P507分离镍钴后得到的高纯氯化钴、硝酸钴或硫酸钴溶液。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于尿素沉淀加入的表面活性剂可以为脂肪酸失水山梨醇酯类(Tween系列)、烷基酚聚氧乙烯醚类(OP系列)、失水山梨醇酯类(Span系列)、硬脂酸等表面活性剂中的至少一种。
5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于反应的最佳pH值在2.5-4.5之间。
全文摘要
本发明公开了一种制备超细氧化钴的方法。用钴的含量为40－180克/升的以可溶性钴盐为原料，以尿素为沉淀剂，尿素与钴盐的摩尔比=2－5∶1，并调节混合溶液的pH值在1.5－5.0之间；加入钴含量0.01－5％(重量比)的表面活性剂，搅拌均匀，在温度85－100℃，保温反应2－8小时，生成碳酸钴浆料。将干燥好的碳酸钴置于焙烧炉中，于温度300－1000℃焙烧2－15小时，获得氧化钴粉末，颗粒平均粒径可在0.1μm~5μm之间调节。氧化钴粉末粒度均匀，微观形貌基本呈球形。用本方法制备的产品粒度细小、分布均匀、纯度高，产率大。本发明生产过程简单，成本较低，易于工业化生产，应用前景广阔。
文档编号C01G51/00GK1693214SQ20051003154
公开日2005年11月9日 申请日期2005年5月16日 优先权日2005年5月16日
发明者黄凯, 郭学益, 卿波, 刘荣义, 李平, 刘晓剑, 韩剑慧 申请人:中南大学, 湖南开天新材料有限公司