钛掺杂磷酸铁钡的制备方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102689891 A (43)申请公布日 2012.09.26 CN 102689891 A *CN102689891A* (21)申请号 201210156312.2 (22)申请日 2012.05.18 C01B 25/45(2006.01) H01M 4/58(2010.01) A23L 3/3436(2006.01) (71)申请人 吴润秀 地址 542800 广西壮族自治区贺州市八步区 建设东路西园巷 40 号 （新材料研发所） (72)发明人 张健 吴润秀 王晶 张雅静 李杰 李安平 李先兰 严积芳 (74)专利代理机构 广州科粤专利商标代理有限 公司

2、44001 代理人 张新球 (54) 发明名称 钛掺杂磷酸铁钡的制备方法 (57) 摘要 本发明提出了一种钛掺杂磷酸铁钡的制备方 法， 其化学式为 ： Ba(FePO4)2， 其钡源、 铁源、 磷酸 根源的原料， 按照化学式Ba(FePO4)2的mol比例计 量 ； 掺杂元素源， 按理论可生成磷酸铁钡的重量 计， 按 0.15% 范围重量百分比， 计算添加掺杂元 素 ； 混合后， 在乙醇介质中， 高速球磨 1520h， 用 105120烘干， 得到前驱体， 将烘干得到的前驱 体置于高温炉内， 在氮气氛中， 经 300-450高温 煅烧 24h， 即得产品 ； 主要用作还原、 脱氧剂、 食 品保

3、鲜剂 ； 电子元件、 电池原料 ； 冶炼、 合金、 玻璃 生产添加剂等 ； 具有原料充足， 成本底， 环保无污 染等特点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 1/1 页 2 1. 一种钛掺杂磷酸铁钡的制备方法， 其特征在于 : 其化学式为 ： Ba(FePO4)2， 其钡源、 铁源、 磷酸根源的原料， 按照化学式 Ba(FePO4)2 的 mol 比例计量 ； 掺杂元素源， 按理论可生 成磷酸铁钡的重量计， 按 0.15% 范围重量百分比， 计算添加掺杂元素 ； 混合后，

4、在乙醇介 质中， 转速 200800r/mimn 高速球磨 1520h， 用 105120烘干， 得到前驱体， 将烘干得 到的前驱体置于高温炉内， 在氮气氛中， 经 300-450高温煅烧 24h， 即得本发明的钛掺 杂磷酸铁钡产品 ； 所述钡源为碳酸钡、 氢氧化钡、 氯化钡、 硝酸钡、 氧化钡、 硫化钡之一 ； 铁源为草酸亚铁、 二氯化铁、 三氯化铁、 氧化铁等 ； 磷酸根源为 ： 磷酸、 磷酸钠盐， 磷酸二氢铵或磷酸氢二铵之 一 ； 所述掺杂元素源为 ： 为偏钛酸、 二氧化钛、 四氯化钛之一。 权 利 要 求 书 CN 102689891 A 2 1/4 页 3 钛掺杂磷酸铁钡的制备方法

5、技术领域 0001 本发明的钛掺杂磷酸铁钡， 属于一种新材料。 背景技术 0002 目前， 尚未发现有磷酸铁钡化合物的报道和记载。经公开专利的检索 , 互联网的 信息和书刊、 杂志、 市场等调研， 没有发现与本发明的技术产品相同的专利文献， 也未见与 本发明的技术或产品的报道或销售。 发明内容 0003 本发明的目的在于 ： 提出一种钛掺杂磷酸铁钡的制备方法。 0004 本发明的钛掺杂磷酸铁钡的制备方法， 其特征在于 : 其化学式为 ： Ba(FePO4)2， 其 钡源、 铁源、 磷酸根源的原料， 按照化学式 Ba(FePO4)2 的 mol 比例计量 ； 掺杂元素源， 按理论 可生成磷酸铁钡

6、的重量计， 按 0.15% 范围重量百分比， 计算添加掺杂元素 ； 混合后， 在乙 醇介质中， 转速 200800r/mimn 高速球磨 1520h， 用 105120烘干， 得到前驱体， 将烘 干得到的前驱体置于高温炉内， 在氮气氛中， 经 300-450高温煅烧 24h， 即得本发明的 钛掺杂磷酸铁钡产品 ； 0005 所述钡源为碳酸钡、 氢氧化钡、 氯化钡、 硝酸钡、 氧化钡、 硫化钡之一 ； 铁源为草酸 亚铁、 二氯化铁、 三氯化铁、 氧化铁等 ； 磷酸根源为 ： 磷酸、 磷酸钠盐， 磷酸二氢铵或磷酸氢 二铵之一 ； 0006 所述掺杂元素源为 ： 钛源为、 为偏钛酸、 二氧化钛、 四

7、氯化钛之一。 0007 本发明与现有技术相比的有益效果 ： 0008 本发明的钛掺杂磷酸铁钡产品， 主要用作还原剂、 脱氧剂、 食品脱氧保鲜剂 ； 用作 电子元件材料或制造电子元件的生产原料、 制造电池正极材料及其电池的生产原料 ； 用于 冶炼、 合金、 玻璃生产的添加剂 ； 具有原料十分充足， 生产成本底， 环保无污染等特点 ； 用作 电池正极材料， 其充放电平台相对钡电极电位为 3.6V 左右， 初始放电容量超过 187mAh/g， 100 次充放电循环后容量约衰减 0.2% 左右 ； 比容量和循环稳定性与现有技术相比， 有较大 的提高， 生产成本价格要比现有技术低数十倍以上。 具体实施方

8、式 0009 下面结合实施例对本发明作进一步说明， 但本发明的实施方式不限于此。 0010 实施例 1 0011 本发明的钛掺杂磷酸铁钡制备方法， 其特征在于 ： 其钡源、 铁源、 磷酸根源的原料， 按照化学式 Ba(FePO4)2 的 mol 比例计量 ； 掺杂元素源， 按理论可生成磷酸铁钡的重量计， 按 0.1-5% 范围重量百分比， 计算添加掺杂元素 ； 混合后， 在乙醇介质中， 转速 200-800r/mimn 高速球磨 15-20h， 用 105-120烘干， 得到前驱体， 将烘干得到的前驱体置于高温炉内， 在 氮气氛中， 经 300-450高温煅烧 2-4h， 即得本发明的钛掺杂磷

9、酸铁钡产品 ； 说 明 书 CN 102689891 A 3 2/4 页 4 0012 所述钡源为碳酸钡、 氢氧化钡、 氯化钡、 硝酸钡、 氧化钡、 硫化钡之一 ； 铁源为草酸 亚铁、 二氯化铁、 三氯化铁、 氧化铁等 ； 磷酸根源为 ： 磷酸、 磷酸钠盐， 磷酸二氢铵或磷酸氢 二铵之一， 0013 所述掺杂元素源为 ： 钛源为偏钛酸、 二氧化钛、 四氯化钛之一。 0014 实施例 2 0015 选用 ： 碳酸钡 （BaCO3） (99.8%)， 草酸亚铁 （FeC2O4.2H2O） (99.06%), 磷酸氢二铵 （NH4H2PO4） (98%) 为原料 ； 按照化学式 Ba(FePO4)2

10、 的 mol 比例计量 ； 掺杂元素源， 按理论可 生成磷酸铁钡的重量计， 按 1%（重量百分比） 计算添加掺杂元素钛， 钛源为偏钛酸 (98%) ； 混 合后， 在无水乙醇介质中， 转速 200800r/mimn 高速球磨 1520h， 用 105120烘干， 得 到前驱体， 将烘干得到的前驱体置于高温炉内， 在氮气氛中， 经 300-450高温煅烧 24h， 即得本发明的钛掺杂磷酸铁钡产品。 0016 实施例 3 0017 选用 ： 碳酸钡 （BaCO3） (99.8%)， 草酸亚铁 （FeC2O4.2H2O） (99.06%), 磷酸氢二铵 （NH4H2PO4） (98%) 为原料 ；

11、按照化学式 Ba(FePO4)2 的 mol 比例计量 ； 掺杂元素源， 按理论可 生成磷酸铁钡的重量计， 按 0.5%（重量百分比） 计算添加掺杂元素钛， 钛源为偏钛酸 (98%) ； 混合后， 在无水乙醇介质中， 转速 200800r/mimn 高速球磨 1520h， 用 105120烘干， 得到前驱体， 将烘干得到的前驱体置于高温炉内， 在氮气氛中， 经 300-450高温煅烧 2 4h， 即得本发明的钛掺杂磷酸铁钡产品。 0018 实施例 4 0019 选用 ： 碳酸钡 （BaCO3） (99.8%)， 草酸亚铁 （FeC2O4.2H2O） (99.06%), 磷酸氢二铵 （NH4H2

12、PO4） (98%) 为原料 ； 按照化学式 Ba(FePO4)2 的 mol 比例计量 ； 掺杂元素源， 按理论可 生成磷酸铁钡的重量计， 按 0.1%（重量百分比） 计算添加掺杂元素钛， 钛源为偏钛酸 (98%) ； 混合后， 在无水乙醇介质中， 转速 200800r/mimn 高速球磨 1520h， 用 105120烘干， 得到前驱体， 将烘干得到的前驱体置于高温炉内， 在氮气氛中， 经 300-450高温煅烧 2 4h， 即得本发明的钛掺杂磷酸铁钡产品。 0020 实施例 5 0021 选用 ： 碳酸钡 （BaCO3） (99.8%)， 草酸亚铁 （FeC2O4.2H2O） (99.0

13、6%), 磷酸氢二铵 （NH4H2PO4） (98%) 为原料 ； 按照化学式 Ba(FePO4)2 的 mol 比例计量 ； 掺杂元素源， 按理论可 生成磷酸铁钡的重量计， 按 4.5%（重量百分比） 计算添加掺杂元素钛， 钛源为偏钛酸 (98%) ； 混合后， 在无水乙醇介质中， 转速 200800r/mimn 高速球磨 1520h， 用 105120烘 干， 得到前驱体， 将烘干得到的前驱体置于高温炉内， 在氮气氛中， 经 300-450高温煅烧 2-4h， 即得本发明的钛掺杂磷酸铁钡产品。 0022 实施例 6 0023 选用 ： 碳酸钡 （BaCO3） (99.8%)， 草酸亚铁 （

14、FeC2O4.2H2O） (99.06%), 磷酸氢二铵 （NH4H2PO4） (98%) 为原料 ； 按照化学式 Ba(FePO4)2 的 mol 比例计量 ； 掺杂元素源， 按理论可 生成磷酸铁钡的重量计， 按 3%（重量百分比） 计算添加掺杂元素钛， 钛源为偏钛酸 (98%) ； 混 合后， 在无水乙醇介质中， 转速200-800r/mimn高速球磨15-20h， 用105-120烘干， 得到前 驱体， 将烘干得到的前驱体置于高温炉内， 在氮气氛中， 经 300-450高温煅烧 2-4h， 即得 本发明的钛掺杂磷酸铁钡产品。 说 明 书 CN 102689891 A 4 3/4 页 5

15、0024 实施例 7 0025 选用 ： 碳酸钡 （BaCO3） (99.8%)， 草酸亚铁 （FeC2O4.2H2O） (99.06%), 磷酸氢二铵 （NH4H2PO4） (98%) 为原料 ； 按照化学式 Ba(FePO4)2 的 mol 比例计量 ； 掺杂元素源， 按理论可 生成磷酸铁钡的重量计， 按 1.5%（重量百分比） 计算添加掺杂元素钛， 钛源为二氧化钛 ； 混 合后， 在乙醇介质中， 转速 200800r/mimn 高速球磨 1520h， 用 105120烘干， 得到前 驱体， 将烘干得到的前驱体置于高温炉内， 在氮气氛中， 经 300-450高温煅烧 24h， 即得 本发明

16、的钛掺杂磷酸铁钡产品。 0026 实施例 8 0027 选用 ： 碳酸钡 （BaCO3） (99.8%)， 草酸亚铁 （FeC2O4.2H2O） (99.06%), 磷酸氢二铵 （NH4H2PO4） (98%) 为原料 ； 按照化学式 Ba(FePO4)2 的 mol 比例计量 ； 掺杂元素源， 按理论可 生成磷酸铁钡的重量计， 按 0.6%（重量百分比） 计算添加掺杂元素钛， 钛源为二氧化钛 ； 混 合后， 在乙醇介质中， 转速 200800r/mimn 高速球磨 1520h， 用 105120烘干， 得到前 驱体， 将烘干得到的前驱体置于高温炉内， 在氮气氛中， 经 300-450高温煅烧

17、 24h， 即得 本发明的钛掺杂磷酸铁钡产品。 0028 实施例 9 0029 选用 ： 碳酸钡 （BaCO3） (99.8%)， 草酸亚铁 （FeC2O4.2H2O） (99.06%), 磷酸氢二铵 （NH4H2PO4） (98%) 为原料 ； 按照化学式 Ba(FePO4)2 的 mol 比例计量 ； 掺杂元素源， 按理论可 生成磷酸铁钡的重量计， 按 2%（重量百分比） 计算添加掺杂元素钛， 钛源为四氯化钛 ； 混合 后， 在乙醇介质中， 转速 200800r/mimn 高速球磨 1520h， 用 105120烘干， 得到前驱 体， 将烘干得到的前驱体置于高温炉内， 在氮气氛中， 经 3

18、00-450高温煅烧 24h， 即得本 发明的钛掺杂磷酸铁钡产品。 0030 实施例 10 0031 选用 ： 碳酸钡 （BaCO3） (99.8%)， 草酸亚铁 （FeC2O4.2H2O） (99.06%), 磷酸氢二铵 （NH4H2PO4） (98%) 为原料 ； 按照化学式 Ba(FePO4)2 的 mol 比例计量 ； 掺杂元素源， 按理论可 生成磷酸铁钡的重量计， 按 1%（重量百分比） 计算添加掺杂元素钛， 钛源为四氯化钛 ； 混合 后， 在乙醇介质中， 转速 200800r/mimn 高速球磨 1520h， 用 105120烘干， 得到前驱 体， 将烘干得到的前驱体置于高温炉内，

19、 在氮气氛中， 经 300-450高温煅烧 24h， 即得本 发明的钛掺杂磷酸铁钡产品。 0032 实施例 11 0033 选用 ： 碳酸钡 （BaCO3） (99.8%)， 草酸亚铁 （FeC2O4.2H2O） (99.06%), 磷酸氢二铵 （NH4H2PO4） (98%) 为原料 ； 按照化学式 Ba(FePO4)2 的 mol 比例计量 ； 掺杂元素源， 按理论可 生成磷酸铁钡的重量计， 按 5%（重量百分比） 计算添加掺杂元素钛， 钛源为四氯化钛 ； 混合 后， 在乙醇介质中， 转速 200800r/mimn 高速球磨 1520h， 用 105120烘干， 得到前驱 体， 将烘干得到

20、的前驱体置于高温炉内， 在氮气氛中， 经 300-450高温煅烧 2-4h， 即得本 发明的钛掺杂磷酸铁钡产品。 0034 实施例 12 0035 选用 ： 碳酸钡 （BaCO3） (99.8%)， 草酸亚铁 （FeC2O4.2H2O） (99.06%), 磷酸氢二铵 （NH4H2PO4） (98%) 为原料 ； 按照化学式 Ba(FePO4)2 的 mol 比例计量 ； 掺杂元素源， 按理论可 生成磷酸铁钡的重量计， 按 0.3% （重量百分比） 计算添加掺杂元素钛， 钛源为四氯化钛 ； 混合 说 明 书 CN 102689891 A 5 4/4 页 6 后， 在乙醇介质中， 转速 200-

21、800r/mimn 高速球磨 15-20h， 用 105-120烘干， 得到前驱体， 将烘干得到的前驱体置于高温炉内， 在氮气氛中， 经 300-450高温煅烧 2-4h， 即得本发明 的钛掺杂磷酸铁钡产品。 0036 本发明的钛掺杂磷酸铁钡产品， 主要用作还原剂、 脱氧剂、 食品脱氧保鲜剂 ； 电子 元件材料或制造电子元件的生产原料， 制造电池正极材料及其电池的生产原料 ； 用于冶炼、 合金、 玻璃生产的添加剂。 0037 本发明的钛掺杂磷酸铁钡产品其具有极强的还原性质， 其与空气接触， 即可被空 气氧化， 由黑暗色变为褐色或黄色 ； 可广泛用于还原、 脱氧行业生产中 ； 由于其本无毒、 不

22、 溶于水和有机溶剂， 可泛用于食品脱氧保鲜剂 （非食品添加剂） ， 并有指示功能。 0038 用作电池正极材料， 可用作电池材料， 主要用作电池正极材料 ； 也可用作电子元件 材料。 作为电池正极材料， 采用现有技术的测试设备及现有技术的测试方法， 对以上实施例 112的钛掺杂磷酸铁钡产品， 分别进行测试 ： 其充放电平台相对钡电极电位为3.6V左右， 初始放电容量超过 187mAh/g， 100 次充放电循环后容量约衰减 0.2% 左右 ； 比容量和循环稳 定性与现有技术相比， 有较大的提高， 生产成本价格要比现有技术低数十倍以上。 0039 用于冶炼、 合金、 玻璃生产的添加剂 ； 用于冶炼、 合金生产添加剂， 可改良产品性 能 ； 用于玻璃生产的添加剂， 可获得所需的特种玻璃产品。 说 明 书 CN 102689891 A 6