[发明专利]一种氧化亚钴及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种氧化亚钴及其制备方法与应用，所述制备方法包括如下步骤：混合氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液，进行共沉淀反应，得到碳酸钴；所述共沉淀反应的体系中，原料仅包括氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液；在保护性气体下，煅烧得到的碳酸钴，得到所述氧化亚钴。本发明提供的制备方法以氯化钴和碳酸氢铵为原料，未引入其他pH调节剂或表面活性剂等其它化合物，减少了杂质离子的引入，使碳酸钴的纯度高，稳定性好且晶粒均匀，从而避免了还原过程中氧化亚钴易氧化的问题，使得到的氧化亚钴粒径小，纯度高和晶粒均匀度高。

技术领域

本发明属于钴材料制备技术领域，涉及一种氧化亚钴，尤其涉及一种氧化亚钴及其制备方法与应用。

背景技术

氧化亚钴被广泛用于电池行业，它能提高电池的比能量和输出功率，延长充放电循环使用寿命，减少自放电现象，显著改善电池性。此外，氧化亚钴因其具有较高的催化活性，也常用作催化剂材料，其催化性能受微观结构的影响十分显著。

氧化亚钴的生产方式主要有两种，一种使直接通过湿法合成氧化亚钴颗粒，该方法对设备的要求高，要求的压力大，一般只适用于实验室研究，产业化较少。另一种方法是首先通过湿法合成碳酸钴，然后在惰性气氛下高温还原成氧化亚钴，该方法是目前产业化常用的方法；但是通过共沉淀法制备得到的碳酸钴，其晶粒长大过程中通常有杂质混入，结晶度不高，且晶粒不均匀；再者，由于氧化亚钴化学性质不稳定，在碳酸钴还原生成氧化亚钴的过程中极易氧化，特别是当碳酸钴的粒径较小时，容易出现氧化而导致的自燃想象，降低了氧化亚钴的纯度，虽然提高还原温度能改善自燃想象，但会导致颗粒一次晶型变粗，影响后续催化性能，同时会增加生产成本。

CN 105879873A公开了一种纳米级催化剂氧化亚钴的制备方法，首先以氯化钴溶液为原料，使用柠檬酸与溶液中钴离子络合，使钴离子缓慢释放，以聚苯乙烯丙烯酸为模板，利用聚苯乙烯丙烯酸表面的-COOH基团与氯化钴溶液水解产物氢氧化钴胶体颗粒的静电和化学吸附作用，将水解产生的氢氧化钴胶体颗粒均匀吸附在聚苯乙烯丙烯酸粒子表面，形成溶胶，在加热升温条件下，氢氧化钴胶体颗粒脱水，生成氧化钴晶核，长大后的氧化钴晶体均匀包裹于聚苯乙烯丙烯酸模板表面，再将其转入无氧条件下煅烧，除去聚苯乙烯丙烯酸内核，得到产物氧化亚钴；其公开的制备方法在络合阶段会引入杂质离子影响氧化亚钴的纯度和颗粒粒度，也存在易氧化自燃的现象。

基于以上研究，需要提供一种氧化亚钴的制备方法，其能减少杂质离子的引入，得到的氧化亚钴颗物相纯，颗粒小且不易被氧化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化亚钴及其制备方法与应用，尤其涉及一种小颗粒的氧化亚钴及其制备方法与应用，所述制备方法的原料仅包括氯化钴盐和碳酸氢铵，未引入其他物质，减少了体系中杂质离子的引入，并采用共沉淀法制备得到了小粒径且杂质离子含量较少的碳酸钴，煅烧后得到了小颗粒的氧化亚钴。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种氧化亚钴的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)混合氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液，进行共沉淀反应，得到碳酸钴；

所述共沉淀反应的体系中，原料仅包括氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液；

(2)在保护性气体下，煅烧步骤(1)得到的碳酸钴，得到所述氧化亚钴。

本发明提供了一种氧化亚钴的制备方法，所述制备方法以氯化钴和碳酸氢铵为原料，未引入其他pH调节剂或表面活性剂等其它化合物，减少了杂质离子的引入，使碳酸钴的洁净度高且晶粒均匀，从而避免了还原过程中氧化亚钴易氧化的问题，使得到的氧化亚钴粒径小，并具有较高的纯度和晶粒均匀度；同时，本发明所述制备方法克服了现有技术中小颗粒氧化亚钴制备过程中易氧化，工艺复杂，杂质多且能耗高的问题。