一种纳米级高活性空心微球正磷酸铁的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米级高活性空心微球正磷酸铁的制备方法，属于正磷酸铁制备技术领域。本发明专利技术取水玻璃与草酰乙酸混合，经超声分散后得胶体物原硅酸，在此分散体中加入三氯化铁、磷酸二氢钠，再在有机物柠檬酸和氨水滴定作用下，使三氯化铁和磷酸二氢钠吸附分散于原硅酸表面，经高温煅烧脱水制得空心微球体系，通过加入碱液，使其与内部二氧化硅反应，再通过固液分离得固相，干燥碾磨制得纳米级高活性空心微球正磷酸铁。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术制备步骤简单，所得产品活性高，原料基础储量提高了25～28%；高湿循环性能好，低温放电性能提高了15～18%，倍率性能提高了16%以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纳米级高活性空心微球正磷酸铁的制备方法，属于正磷酸铁制备

技术介绍
磷酸铁实为磷酸铁，即就是磷酸铁的别称。是一种无毒白色防锈颜料，在油漆中可代替有毒的红丹、铅铬黄、锌铬黄等。此外，它还是很好的饲料添加剂，催化剂。自然界存在的磷酸铁又叫做蓝铁矿。磷酸铁中的铁为三价铁，以二水合物居多。最初的研究主要在农业、陶瓷玻璃、钢铁及表面钝化等领域，后来发现磷酸铁具有独特的催化特性、离子交换能力和电化学性能，还可作为新型电池正极材料，是制备锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的优良原料。由于磷酸铁具有丰富的骨架结构，同时在催化和锂电池电极材料等领域有着重要的应用，已逐渐引起了人们的关注。磷酸铁的制备方法有很多种，最传统的是用三氯化铁或硝酸铁溶液与磷酸反应，在高温下使氯化氢或硝酸分解挥发，或用氨水中和过量酸得到磷酸铁。另一种方法是硫酸亚铁用磷酸酸化后与氯酸钠或过氧化氢反应，生成磷酸二氢铁，再用氢氧化钠或氨水调节pH值为2左右，生成磷酸铁。此外还有用磷酸盐与硫酸铁直接反应，在pH值小于2的条件下生成磷酸铁。但所得的正磷酸铁活性和热稳定性低、原料基础储量低，高湿循环性能较差，导致其低温放电性能和倍率性能低，容量保持率降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对所得的正磷酸铁活性低、原料基础储量低，高湿循环性能较差，导致其低温放电性能和倍率性能低的弊端，提供了一种取水玻璃与草酰乙酸混合，经超声分散后得胶体物原硅酸，在此分散体中加入三氯化铁、磷酸二氢钠，再在有机物柠檬酸和氨水滴定作用下，使三氯化铁和磷酸二氢钠吸附分散于原硅酸表面，经高温煅烧脱水制得空心微球体系，通过加入碱液，使其与内部二氧化硅反应，再通过固液分离得固相，干燥碾磨制得纳米级高活性空心微球正磷酸铁的方法，以达到提高其活性和低温放电、倍率性能的目的。本专利技术制备步骤简单，所得产品活性高。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：（1）按质量比6:1，将水玻璃与草酰乙酸混合均匀，控制温度为160～180℃，转速为280r/min，随后将混合物置于300～500W超声分散器中，超声分散处理1～2h，待超声分散处理完成后，静置2～3h，得胶体物，备用；（2）取0.8～1.0kg柠檬，清洗风干后在紫外灯下进行杀菌处理2～3h，并加入去离子水浸泡10～15min，随后切至厚度为1～2cm片状物放入容器中，再分别向容器中加入100～120mL水和10～12g纤维素酶酶解30～50min，酶解后置于发酵罐中，向发酵罐中分别加入3～5g酵母菌和50～60mL水，保持发酵罐中温度为38～42℃，密封发酵4～5天，发酵完后，过滤得过滤液，即柠檬酸；（3）分别向步骤（1）中备用的胶体物中加入胶体物质量10～20%三氯化铁和胶体物质量15～22%磷酸二氢钠，在温度为220～280℃，转速为360r/min下，搅拌混合均匀，并向其中加入胶体物质量8～10%上述制得的柠檬酸，混合后置于摇床中，振荡反应2～3h，得反应物；（4）以2～3滴/s速率向上述所得的反应物中滴加质量分数为17%氨水，滴加量为反应物质量5～7%，调节pH至9.0～11.0，随后将调节后的反应物放入高温煅烧炉中，同时向其中通入氮气，控制氮气通入速率为22～25mL/min，通入时间为10～15min，再控制煅烧炉温度为500～600℃，煅烧5～6h，得煅烧物；（5）按固液比5:1，将上述所得的煅烧物放入质量分数为35%氢氧化钠溶液中浸泡40～50min，并搅拌反应1～2h，待反应后，将其置于3000r/min离心机中离心分离10～15min，收集下层沉淀，并将其置于60～70℃真空干燥箱中干燥1～2h，干燥后对其碾磨，即制得一种纳米级高活性空心微球正磷酸铁。本专利技术制得的纳米级高活性空心微球正磷酸铁振实密度为1.2～1.5g/cm3，松装密度0.77～0.95g/cm3，在倍率为0.5～1.0C电流下放电比容量为155～170mAh/g，库仑效率为97.9～98.3%。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术制备步骤简单，所得产品活性高，原料基础储量提高了25～28%；（2）高湿循环性能好，低温放电性能提高了15～18%，倍率性能提高了16%以上。具体实施方式首先按质量比6:1，将水玻璃与草酰乙酸混合均匀，控制温度为160～180℃，转速为280r/min，随后将混合物置于300～500W超声分散器中，超声分散处理1～2h，待超声分散处理完成后，静置2～3h，得胶体物，备用；然后取0.8～1.0kg柠檬，清洗风干后在紫外灯下进行杀菌处理2～3h，并加入去离子水浸泡10～15min，随后切至厚度为1～2cm片状物放入容器中，再分别向容器中加入100～120mL水和10～12g纤维素酶酶解30～50min，酶解后置于发酵罐中，向发酵罐中分别加入3～5g酵母菌和50～60mL水，保持发酵罐中温度为38～42℃，密封发酵4～5天，发酵完后，过滤得过滤液，即柠檬酸；再分别向备用的胶体物中加入胶体物质量10～20%三氯化铁和胶体物质量15～22%磷酸二氢钠，在温度为220～280℃，转速为360r/min下，搅拌混合均匀，并向其中加入胶体物质量8～10%上述制得的柠檬酸，混合后置于摇床中，振荡反应2～3h，得反应物；再以2～3滴/s速率向上述所得的反应物中滴加质量分数为17%氨水，滴加量为反应物质量5～7%，调节pH至9.0～11.0，随后将调节后的反应物放入高温煅烧炉中，同时向其中通入氮气，控制氮气通入速率为22～25mL/min，通入时间为10～15min，再控制煅烧炉温度为500～600℃，煅烧5～6h，得煅烧物；最后按固液比5:1，将上述所得的煅烧物放入质量分数为35%氢氧化钠溶液中浸泡40～50min，并搅拌反应1～2h，待反应后，将其置于3000r/min离心机中离心分离10～15min，收集下层沉淀，并将其置于60～70℃真空干燥箱中干燥1～2h，干燥后对其碾磨，即制得一种纳米级高活性空心微球正磷酸铁。实例1首先按质量比6:1，将水玻璃与草酰乙酸混合均匀，控制温度为160℃，转速为280r/min，随后将混合物置于300W超声分散器中，超声分散处理1h，待超声分散处理完成后，静置2h，得胶体物，备用；然后取0.8kg柠檬，清洗风干后在紫外灯下进行杀菌处理2h，并加入去离子水浸泡10min，随后切至厚度为1cm片状物放入容器中，再分别向容器中加入100mL水和10g纤维素酶酶解30min，酶解后置于发酵罐中，向发酵罐中分别加入3g酵母菌和50mL水，保持发酵罐中温度为38℃，密封发酵4天，发酵完后，过滤得过滤液，即柠檬酸；再分别向备用的胶体物中加入胶体物质量10%三氯化铁和胶体物质量15%磷酸二氢钠，在温度为220℃，转速为360r/min下，搅拌混合均匀，并向其中加入胶体物质量8%上述制得的柠檬酸，混合后置于摇床中，振荡反应2h，得反应物；再以2滴/s速率向上述所得的反应物中滴加质量分数为17%氨水，滴加量为反应物质量5%，调节pH至9.0，随后将调节后的反应物放入高温煅烧炉中，同时向其中通入氮气，控制氮气通入速率为22mL/min，通入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米级高活性空心微球正磷酸铁的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按质量比6:1，将水玻璃与草酰乙酸混合均匀，控制温度为160～180℃，转速为280r/min，随后将混合物置于300～500W超声分散器中，超声分散处理1～2h，待超声分散处理完成后，静置2～3h，得胶体物，备用；（2）取0.8～1.0kg柠檬，清洗风干后在紫外灯下进行杀菌处理2～3h，并加入去离子水浸泡10～15min，随后切至厚度为1～2cm片状物放入容器中，再分别向容器中加入100～120mL水和10～12g纤维素酶酶解30～50min，酶解后置于发酵罐中，向发酵罐中分别加入3～5g酵母菌和50～60mL水，保持发酵罐中温度为38～42℃，密封发酵4～5天，发酵完后，过滤得过滤液，即柠檬酸；（3）分别向步骤（1）中备用的胶体物中加入胶体物质量10～20%三氯化铁和胶体物质量15～22%磷酸二氢钠，在温度为220～280℃，转速为360r/min下，搅拌混合均匀，并向其中加入胶体物质量8～10%上述制得的柠檬酸，混合后置于摇床中，振荡反应2～3h，得反应物；（4）以2～3滴/s速率向上述所得的反应物中滴加质量分数为17%氨水，滴加量为反应物质量5～7%，调节pH至9.0～11.0，随后将调节后的反应物放入高温煅烧炉中，同时向其中通入氮气，控制氮气通入速率为22～25mL/min，通入时间为10～15min，再控制煅烧炉温度为500～600℃，煅烧5～6h，得煅烧物；（5）按固液比5:1，将上述所得的煅烧物放入质量分数为35%氢氧化钠溶液中浸泡40～50min，并搅拌反应1～2h，待反应后，将其置于3000r/min离心机中离心分离10～15min，收集下层沉淀，并将其置于60～70℃真空干燥箱中干燥1～2h，干燥后对其碾磨，即制得一种纳米级高活性空心微球正磷酸铁。...

【技术特征摘要】
1.一种纳米级高活性空心微球正磷酸铁的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按质量比6:1，将水玻璃与草酰乙酸混合均匀，控制温度为160～180℃，转速为280r/min，随后将混合物置于300～500W超声分散器中，超声分散处理1～2h，待超声分散处理完成后，静置2～3h，得胶体物，备用；（2）取0.8～1.0kg柠檬，清洗风干后在紫外灯下进行杀菌处理2～3h，并加入去离子水浸泡10～15min，随后切至厚度为1～2cm片状物放入容器中，再分别向容器中加入100～120mL水和10～12g纤维素酶酶解30～50min，酶解后置于发酵罐中，向发酵罐中分别加入3～5g酵母菌和50～60mL水，保持发酵罐中温度为38～42℃，密封发酵4～5天，发酵完后，过滤得过滤液，即柠檬酸；（3）分别向步骤（1）中备用的胶体物中加入胶体物质量10～20%三氯化铁和胶体物质量15～22%磷酸二氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅庆波，盛海丰，
申请(专利权)人：梅庆波，
类型：发明
国别省市：江苏;32