郭慶發(fā)

（山東魯北企業(yè)集團(tuán)總公司，山東 濱州 251900）

磷酸鐵化合物在很多方面被廣泛使用，在農(nóng)業(yè)、陶瓷玻璃、鋼鐵及表面的鈍化領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的意義。因其獨(dú)特性，在使用過(guò)程中具有催化特性，離子交換的negligence和化學(xué)的主要性能。特別是在鋰電池的作用下等材料利用發(fā)揮了其優(yōu)良的作用效果。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，超細(xì)二水磷酸鐵也引起了人們的關(guān)注。正極的材料作為鋰電池的重要組成部分，它的安全性和制造成本，也決定著電池的使用壽命。磷酸鐵作為磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)之一。能夠有效地控制好它的結(jié)構(gòu)，質(zhì)量大小。就能很好地控制磷酸鐵鋰的性能。同時(shí)，在諸多領(lǐng)域當(dāng)中，都發(fā)揮著重要的關(guān)鍵作用。

1 制備研究

1.1 制備的主要試劑儀器

制備的主要試劑為六水氯化鐵、磷酸、無(wú)水乙醇、陽(yáng)離子表面活性試劑CTAB等等。主要的一起為顯微鏡，環(huán)形掃描電鏡、熱性重差熱聯(lián)分析儀，以及高分辨率x射線等等。在制備過(guò)程中，溶液中的H3PO4的濃度相對(duì)來(lái)說(shuō)較低，其飽和度不大，生成的晶核數(shù)目較少。在這種情況下，充分說(shuō)明晶粒容易長(zhǎng)大，從而導(dǎo)致產(chǎn)物粒徑火大。隨著濃度的不斷增長(zhǎng)，晶核的生長(zhǎng)速度過(guò)快，晶粒的長(zhǎng)大速度慢，所得產(chǎn)物較小。在磷酸與氧化鐵的物質(zhì)的量比為1.50時(shí)，他的飽和濃度正好適宜，有利于生成二水磷酸鐵沉淀。

1.2 制備的具體方法

我們將稱取十克的鎂粉和一克的四氧化三鐵放入容器中，再加入37克的磷酸和458毫升的蒸餾水，通過(guò)用設(shè)備不斷攪拌，在這幾種實(shí)試劑的作用中，溫度會(huì)升溫時(shí)95攝氏度，讓試劑反應(yīng)0.5小時(shí)，在進(jìn)行過(guò)濾。這樣會(huì)得到這一種磷酸亞鐵母液。這是我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)布局得到的第一種試劑。第二道工序是將步驟一的產(chǎn)物中加入過(guò)氧化氫溶液，在進(jìn)行加入無(wú)水乙醇溶液，再次進(jìn)行攪拌升溫。在40-6攝氏度的反應(yīng)下經(jīng)過(guò)1-4小時(shí)的溶解，得到相對(duì)來(lái)說(shuō)比較粗的磷酸鐵。采用60-80攝氏度的蒸餾水?dāng)嚢璞容^粗的磷酸鐵15-20分鐘，重復(fù)洗滌2-4次，通過(guò)過(guò)濾，得到粗品A。在用相同的方法，加入無(wú)水乙醇，與上述相同的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)攪拌，得到粗品B。將粗品B放置在烘箱內(nèi)干燥處處理2-4小時(shí)，就可以獲得出磷酸鐵產(chǎn)品。因此，制備性能優(yōu)良的磷酸鐵對(duì)于磷酸鐵鋰的制備具有重要意義。盡管國(guó)內(nèi)外的研究者對(duì)提升磷酸鐵性能方面進(jìn)行了大量的研究，也取得了一些良好的效果，但仍存在缺陷，如電池容量低、壓實(shí)低等，仍需進(jìn)一步改進(jìn)。

1.3 實(shí)驗(yàn)影響

1）投料比對(duì)二水磷酸鐵粒徑的影響。在二水磷酸鐵的制備過(guò)程中，投料比對(duì)二水磷酸鐵顆粒粒徑的影響很大，投料比為1.50時(shí)，平均徑粒達(dá)到最小，為0.75時(shí)，平均徑粒增大。當(dāng)大于1.5時(shí)，體系離子的飽和度合適，有利于二水磷酸鐵沉淀。

2）溫度對(duì)二水磷酸鐵粒徑的影響。溫度較低時(shí)，產(chǎn)物的粒徑較大，隨著溫度的升高，產(chǎn)物的粒徑不斷減小。當(dāng)反應(yīng)溫度到達(dá)85攝氏度時(shí)，產(chǎn)物粒徑最小。但是如果溫度繼續(xù)升高，粒徑也隨著變大，這是因?yàn)闇囟炔粌H決定反應(yīng)與速率的大小，還對(duì)生成物晶核的形成和生長(zhǎng)起到了很大的作用。溫度低，晶核形成慢而且數(shù)目少，容易長(zhǎng)大，導(dǎo)致形成的晶體粒徑大，溫度提高，溫度升高，晶核形成的速度加快數(shù)量增加，晶核來(lái)不及成長(zhǎng)。容易形成團(tuán)集體。磷酸鐵的溶度積常數(shù)增大。使體系的飽和度過(guò)高，不利于晶核的形成。本次研究表明，使用比較純的鐵粉加入少量的氧化作物為基本原料，有效地降低了氧化作物的微量陰離子的含量。產(chǎn)品的純度更高，同時(shí)產(chǎn)品粒度均勻，色澤好。此外，很有很多的發(fā)明步驟，對(duì)于專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的專家來(lái)說(shuō)，還可以作出若干的改進(jìn)，為這些發(fā)明作出貢獻(xiàn)。

2 二水磷酸鐵的制備

2.1 顏色性狀用途

高純度超細(xì)二水磷酸鐵的顏色一般接近白色或淡黃色，是一支能夠用于鋰電池材料和催化劑試劑的粉末。隨著結(jié)晶水的丟失，顏色逐漸變黃，純無(wú)水物程還白色粉末。磷鐵比是衡量磷酸鐵品質(zhì)最關(guān)鍵的指標(biāo)，也是決定磷酸鐵鋰品質(zhì)最關(guān)鍵的因素。

磷酸鐵的制造主要是用于鋰電池材料的使用，也可以用催化劑來(lái)支撐陶瓷等工藝品。磷酸鐵是有機(jī)農(nóng)業(yè)中品準(zhǔn)使用不多的幾種滅螺劑之一。但是他對(duì)野生動(dòng)物無(wú)害。在剛和金屬的工藝中使用這種材料。將磷酸鐵粘合到金屬表面中去，可以防止金屬層被氧化。也替代了其他防銹劑的使用，使產(chǎn)品有一種良好的耐腐蝕性。磷酸鐵涂料也主要用作基底涂層，增加到鐵和鋼的表面，有一種附著力，通過(guò)這種方法，常常利用于防銹處理。它也可以用于粘接面料、木，或其他材料至上述材料的表面。涂磷酸鐵一般作為噴漆或噴粉涂裝過(guò)程的一部分。

2.2 磷酸鐵的干燥技術(shù)

磷酸鐵濕料一般較為黏稠，采用傳統(tǒng)的烘干技術(shù)難以得到有效地利用，一是公干不均勻，二是耗能巨大。許多還需要真空烘干，防止溫度過(guò)高。從而提高了成本，利用率變的越來(lái)越小。因各家的生產(chǎn)工藝情況不同，磷酸的含水率也有所不同。為了滿足各種要求。一般在10分鐘左右就可以進(jìn)行達(dá)到干燥目的，同時(shí)可以達(dá)到深度干燥的效果。微波可實(shí)現(xiàn)低溫干燥，一般物料干燥溫度為90度左右，解決了某些工藝情況下需要真空烘干物料的干燥難題。工藝安全、節(jié)能、環(huán)保，使用電能，內(nèi)外同時(shí)干燥；其為電磁輻射非接觸式干燥，對(duì)物料無(wú)污染，保持高純度。微波干燥磷酸鐵設(shè)備箱體溫度在40℃以下，改善工人工作環(huán)境。

2.3 二水磷酸鐵的合成方法

通過(guò)上述的方法，我們能有效地進(jìn)行試驗(yàn)與利用，在平常的試驗(yàn)中，其主要的合成方法有水熱合成法、液相合成法、均相沉淀法、微波結(jié)晶法等等。水熱合成法，通過(guò)在亞臨界和超臨界水熱條件下，由于反應(yīng)處于分子水平，反應(yīng)活性提高，因而水熱反應(yīng)可以替代某些高溫固相反應(yīng)。水熱合成法優(yōu)點(diǎn)是所得產(chǎn)物純度高，分散性好、粒度易控制。在高溫下使氯化鈉分解揮發(fā)，使用氨水中過(guò)量酸道道磷酸鐵。固相合成法是最早用于磷酸鐵鋰合成的方法，通常采用碳酸鋰、氫氧化鋰為鋰源，醋酸亞鐵、草酸亞鐵等有機(jī)鐵鹽以及磷酸二氫銨等的均勻混合物為起始物，經(jīng)預(yù)燒和研磨后高溫合成等等。

3 結(jié)束語(yǔ)

超細(xì)二水磷酸鐵的制備研究，為我國(guó)的大部分設(shè)備帶來(lái)了極大的便利與價(jià)值。通過(guò)不同的實(shí)驗(yàn)研究，形成了多方面的作用效果。其作用效果在多個(gè)領(lǐng)域方面得到了證實(shí)，用于離子點(diǎn)出嵌入、可以用于陶瓷及催化劑、增強(qiáng)鐵或鋼的附著力、防銹處理、作為涂料的基底涂層、在農(nóng)業(yè)方面作為無(wú)公害的滅螺試劑等等，都具有很好的價(jià)值體現(xiàn)。在不久的將來(lái)，在專業(yè)人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)的作用下。會(huì)研發(fā)出更高利于的試劑，不單單是超細(xì)二水磷酸鐵的制備研究方面。還有很多材質(zhì)與其相互結(jié)合，從而進(jìn)一步的提升。