CN101891176A - 用非离子表面活性剂制备磷酸铁的方法 - Google Patents

用非离子表面活性剂制备磷酸铁的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电化学技术领域，具体涉及用非离子表面活性剂制备磷酸铁的方法。其步骤是：将分析纯可溶性磷酸盐溶于蒸馏水，配制成水溶液A，加入质量为0.05-5％的非离子表面活性剂，然后将一定摩尔比的铁盐用去离子水配制成溶液B；把B溶液加入到上述A溶液中，20-100℃反应1-5h，过滤，50-150℃干燥2-15h，即得到颗粒大小均匀，粒径50-300nm的磷酸铁。本发明方法合成工艺简单，易于工业化；合成过程中非离子表面活性剂容易清洗，不残留。用这种方法合成的磷酸铁制备磷酸亚铁锂具有很好的电化学性能。

Description

用非离子表面活性剂制备磷酸铁的方法
技术领域
本发明属于电化学技术领域，具体涉及制备磷酸铁的方法。
背景技术
1997年Goodenough小组首次报道了具有橄榄石结构的磷酸亚铁锂(LiFePO4)能可逆的嵌入或脱嵌离子，被认为是锂离子电池的理想正极材料。LiFePO4的理论容量为170mAh/g，相对锂的电极电势为3.5V。在小电流下，LiFePO4有着平坦的放电电压曲线，其电压曲线可以和稳压电源媲美。目前工业上有很多的磷酸亚铁锂都是用磷酸铁作为前躯体合成的。
磷酸铁的合成方法很多，最传统的是直接将铁盐和磷酸或者磷酸盐反应，过滤洗涤干燥。但是用这种方法合成的样品颗粒大小不均匀，而且容易团聚，不能很好的用于磷酸亚铁锂的合成。中国专利CN 101269807A中有使用柠檬酸铵或者草酸铵合成高密度的球形磷酸铁，专利CN 101172594A中使用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、烯基磺酸钠或者十二烷基硫酸钠合成性能良好的磷酸铁。上述方法都能较好的解决目前磷酸铁合成的问题，笔者在实验中发现用非离子表面活性剂合成的磷酸铁不但颗粒较小，大小均匀，而且还容易在过滤的时候将这些用于分散的非离子表面活性剂洗去。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合成工艺简单，容易实现工业化的制备磷酸铁的方法。
本发明提供的制备磷酸铁的方法，采用非离子表面活性剂，具体步骤如下：
1、将可溶性磷酸盐溶于蒸馏水，配制成水溶液A，加入磷酸盐质量0.05-5％的非离子表面活性剂；
2、将一定摩尔比的铁盐用去离子水配制成溶液B，再把B溶液加入到上述A溶液中，20-100℃反应1-5h，过滤，50-150℃干燥2-15h，即得到颗粒大小均匀，粒径为50-300nm的磷酸铁。
上述反应中，PO4 3-∶Fe3+的比例在1.5～1之间。
上述所用的铁源为硝酸铁、硫酸铁、三氯化铁、硫酸亚铁中的一种，或其中的几种。
上述所用的非离子表面活性剂为PEG，P123，PMAA的中一种，或其中的几种。
上述所用的磷酸盐为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、磷酸氢二铵、磷酸氢二钠中一种，或其中的几种。
本发明使用非离子表面活性剂合成磷酸铁的方法，具有以下的优点：合成出的磷酸铁颗粒大小均一，为50-300nm。合成工艺简单，易于工业化。合成过程中非离子表面活性剂容易清洗，不残留。并且用这种方法合成的磷酸铁制备磷酸亚铁锂具有很好的电化学性能。
具体实施方式
实施例1：
称取一定量的磷酸二氢铵用100ml去离子水配制成0.05mol/L的溶液，在上述溶液中加入0.1g的PEG，再将0.05mol的FeCl3.6H2O溶于100ml的蒸馏水中，加入到上述的磷酸二氢铵溶液中，反应2h，过滤，洗涤，100℃10h烘干，得到FePO4·2H2O。
实施例2：
称取一定量的FeCl3·6H2O用100ml去离子水配制成1mo/L的溶液，在上述溶液中加入0.5g的P123，再将1mol的磷酸二氢铵溶于100ml的蒸馏水中，加入到上述的FeCl3·6H2O溶液中，反应5h，过滤，洗涤，80℃10h烘干，得到FePO4·2H2O。
实施例3：
称取一定量的磷酸二氢铵用100ml去离子水配制成2mol/L的溶液，在上述溶液中加入0.1g的PMAA，再将2mol的FeCl3·6H2O溶于100ml的蒸馏水中，加入到上述的磷酸二氢铵溶液中，反应1h，过滤，洗涤，50℃15h烘干，得到FePO4·2H2O。
实施例4：
称取一定量的磷酸二氢铵用100ml去离子水配制成2mol/L的溶液，在上述溶液中加入0.5g的PMAA，再将2mol的FeSO4·6H2O溶于100ml的蒸馏水中，加入到上述的磷酸二氢铵溶液中，混合均匀，缓慢加入1.2molH2O2，反应2h，过滤，洗涤，150℃6h烘干，得到FePO4·2H2O。

Claims (4)

1.一种用非离子表面活性剂制备磷酸铁的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)将可溶性磷酸盐溶于蒸馏水，配制成水溶液A，加入磷酸盐质量0.05-5％的非离子表面活性剂；
(2)将一定摩尔比的铁盐用去离子水配制成溶液B，再把B溶液加入到上述A溶液中，20-100℃反应1-5h，过滤，50-150℃干燥2-15h，即得到颗粒大小均匀，粒径为50-300nm的磷酸铁；
上述反应中，PO4 3-∶Fe3+的比例在1.5～1之间。
2.根据权利要求1所述的制备磷酸铁的方法，其特征在于所用的铁盐为硝酸铁、硫酸铁、三氯化铁、硫酸亚铁中的一种，或其中的几种。
3.根据权利要求1所述的制备磷酸铁的方法，其特征在于所用的非离子表面活性剂为PEG，P123，PMAA的中一种，或其中的几种。
4.根据权利要求1所述的制备磷酸铁的方法，其特征在于所用的磷酸盐为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、磷酸氢二铵、磷酸氢二钠中一种，或其中的几种。
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