固相界面诱导沉淀制备氧化镍、氧化钴粉末的方法 【技术领域】
本发明涉及一种金属氧化物粉末的制备方法。具体地说是一种固相界面诱导沉淀制备氧化镍、氧化钴粉末的方法。
背景技术
目前采用草酸或其盐类通过湿化学沉淀制备金属氧化物粉末的方法通常都是将金属盐和草酸或草酸盐类预先溶解配制成溶液，再在一定工艺条件下进行混合、接触、反应，从而生成一定大小和形状的固体粉末颗粒。如CN1114639A采用硝酸钴、硝酸镍溶液与草酸铵溶液经过沉淀反应后过滤、洗涤、焙烧后得到的氧化钴、氧化镍粉末；JP2208227A以氯化钴溶液为原料，与草酸或草酸铵溶液，沉淀、过滤、洗涤、干燥后经通氧焙烧而制得的氧化钴粉末。这种全溶液态加料方式，一般只能得到棒状或针状的粉末颗粒，其缺点是产品粒度粗且不均匀，氧化物粉末粒度一般在数微米；棒状或针状颗粒的流动性不好，在与其他粉末或基体材料混合时，难以达到充分均匀地分布，不利于最终制品质量的稳定性和一致性。而且这些制备方法由于采用全溶液态加料方式，造成溶液体积过大，加重了沉淀母液的处理负担。
【发明内容】
本发明的目的在于克服以上缺点，提供了一种既可制备出类球形的金属氧化物粉末，使产品粒度微细、均匀，又可以减少溶液体积量，显著减少沉淀过程产生的母液量，且工艺简单、操作方便地固相界面诱导沉淀制备金属氧化物粉末的方法。
本发明包括以下步骤：
1.将可溶性金属镍盐、钴盐(硝酸盐、氯化盐或硫酸盐)配制成0.01-2.0mol/L的溶液；按溶液中金属重量的0.1~1％加入高分子分散剂；
所述高分子分散剂可以为PVP、OP、TWEEN-80、PEG-2000、PVA、PAA等中的至少一种；
2.将上述金属盐溶液加入到搅拌反应器中，控制温度在25~90℃ 之间，最佳温度40-60℃，溶液pH值为1.0~5.0，搅拌速度为100-300转/分钟，按与溶液中镍或钴物质的摩尔量1~1.2称取草酸或草酸盐固体粉末；反应及陈化0.5~3小时。
反应的最佳温度为40-60℃之间，最佳pH值为1.5-2.5，最佳搅拌速度为100-200转/分。
3.过滤，沉淀用热水洗涤，直至洗液中检测不出阴离子为止；
4.干燥后得到带有结晶水的不溶性金属草酸盐粉末；
5.将金属草酸盐粉末在空气氛下，在350~1000℃煅烧4~12小时，制得金属氧化物粉末。
本发明采用的固体界面诱导方法制备出的镍、钴金属氧化物粉末微观形貌呈类球形，产品粒度微细、均匀，粉末粒度一般在1～20μm，该方法工艺简单、操作方便、无环境污染。
【具体实施方式】
实施例1
取1.0mol/L的NiCl2溶液500mL，加入PVP分散剂1.0克，搅拌混合均匀，并用盐酸调溶液pH＝4.5，加热至45℃；称取80.0克已经破碎并过100目的草酸固体，分等量三次加入NiCl2溶液中，每次加料间隔3分钟，混合溶液的pH为1.5左右。加料完毕后，继续陈化0.5小时；加料和陈化过程控制搅拌速度在300转/分。陈化完毕后，过滤，粉末采用热水洗涤，至洗液中检测不出阴离子为止。干燥后得74.5g草酸镍粉末，检测分析结果表明粉末具晶体结构，粉末粒度在0.5~20μm之间，平均粒径在5μm左右，微观形貌为球形或类球形。
上述草酸镍粉末在空气气氛下，温度380℃、煅烧4小时，得31.8g氧化镍粉末，平均粒度在4.2μm左右，微观形貌为球形或类球形。
实施例2
取1.0mol/L的NiCl2溶液500mL，加入OP分散剂1.0克，搅拌混合均匀，并用盐酸调节溶液pH＝4.5，加热至50℃；称取76.0克已经破碎并过100目的草酸固体，一次性加入NiCl2溶液中，此时混合溶液的pH为1.5左右。加料完毕后，继续陈化0.5小时；加料和陈化过程控制搅拌速度在300转/分。陈化完毕后，过滤，粉末采用热水洗涤，至洗液中检测不出阴离子为止。干燥后得78.0g草酸镍粉末，检测分析结果表明该粉末具晶体结构，粉末粒度在0.5~20μm之间，平均粒径在3.5μm左右，微观形貌为球形或类球形。
上述草酸镍粉末在空气气氛下，温度380℃、时间4小时煅烧处理，得32.8g氧化镍粉末，平均粒度在2.8μm之间，微观形貌为球形或类球形。
实施例3
取1.5mol/L的Ni(NO3)2溶液500mL，加入OP分散剂2.0克，搅拌混合均匀，并用硝酸调节溶液pH＝4.5，加热至55℃；称取112.0克已经破碎并过100目的草酸铵固体，一次性加入Ni(NO3)2溶液中，此时混合溶液的pH为1.0左右。加料完毕后，继续陈化0.5小时；加料和陈化过程控制搅拌速度在200转/分。陈化完毕后，过滤，粉末采用热水洗涤，至洗液呈中性为止。干燥后得115.5g草酸镍粉末，检测分析结果表明该粉末具晶体结构，粉末粒度在0.5~20μm之间，平均粒径在2.5μm左右，微观形貌为球形或类球形。
上述草酸镍粉末在空气气氛下，温度380℃、时间4小时煅烧处理，得49.1g氧化镍粉末，平均粒度在1.8μm之间，微观形貌为球形或类球形。
实施例4
取1.0mol/L的Ni(NO3)2溶液500mL，加入PVA等分散剂0.5克，搅拌混合均匀，并用硝酸调溶液pH＝3.0，加热至60℃；称取76.0克已经破碎并过100目的草酸固体，一次性加入Ni(NO3)2溶液中，此时混合溶液的pH为1.0左右。加料完毕后，继续陈化0.5小时；加料和陈化过程控制搅拌速度为300转/分。陈化完毕后，过滤，粉末采用热水洗涤，至洗液中检测不出阴离子为止。干燥后得77.2g草酸镍粉末，检测分析结果表明该粉末具晶体结构，粉末粒度在0.5~20μm之间，平均粒径在3.0μm左右，微观形貌为球形或类球形。
上述草酸镍粉末在空气气氛下，温度380℃、时间4小时煅烧处理，得33.2g氧化镍粉末，平均粒度在2.5μm之间，微观形貌为球形或类球形。
实施例5
取1.0mol/L的NiSO4溶液500mL，加入TWEEN-80等分散剂1.0克，搅拌混合均匀，并用硫酸调溶液pH＝2.5，加热至60℃；称取76.0克已经破碎并过100目的草酸固体，一次性加入NiSO4溶液中，此时混合溶液的pH为1.0左右。加料完毕后，继续陈化0.5小时；加料和陈化过程控制搅拌速度在300转/分。陈化完毕后，过滤，粉末采用热水洗涤，至洗液中检测不出阴离子为止。干燥后得73.0g草酸镍粉末，检测分析结果表明该粉末具晶体结构，粉末粒度在0.5~20μm之间，平均粒径在2.5μm左右，微观形貌为球形或类球形。
上述草酸镍粉末在空气气氛下，温度380℃、时间4小时煅烧处理，得31.4g氧化镍粉末，平均粒度在2.0μm之间，微观形貌为球形或类球形。
实施例6
配制1.0mol/L的CoCl2溶液1.0L，加入PVP等分散剂1.0克，加热至28~32℃，调整pH＝2.0；再取150g的草酸固体，研磨至100目，一次性快速加入CoCl2溶液中，加料完毕后，升温至60℃左右陈化1.5h。加料和陈化过程控制搅拌速度在200转/分。陈化完毕后，过滤，粉末采用热水洗涤，至洗液中检测不出阴离子为止。干燥后得163.5g草酸钴前驱体粉末，粉末粒度在0.2~20μm之间，微观形貌为球形或类球形。
所得163.5g草酸钴前驱体在空气气氛下，温度400℃、时间5小时进行煅烧处理，得69.0g氧化物，成分为氧化钴和氧化亚钴和四氧化三钴的混合物，平均粒度在5~10μm之间，微观形貌为球形或类球形。