CN104627972B - 一种磷化锂粉体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磷化锂粉体的制备方法，包括如下步骤：(1)将磷粉烘干；(2)在惰性气氛保护下，将干燥后的磷粉与氢化锂粉按摩尔比1:(2～4)混合，加入到密封的球磨罐中，在0～60℃、转速为100～500r/min条件下球磨2～48h；(3)球磨反应结束后，在惰性气氛下，将粉体从球磨罐中取出，即得到磷化锂粉体。本发明所述的磷化锂粉体的制备方法具有工艺简单，成本低，易于工业化生产特点。

Description

一种磷化锂粉体的制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种制备磷化锂粉体的方法。
(二)背景技术
磷化锂是一种红褐色无机化合物，其化学式为Li3P，属于六方晶系，Na3As结构，密度为1.43g cm-3(298K)，在空气中极易潮解，与水反应生成PH3。目前，有关磷化锂的制备方法较少，最常见的制备方法是采用真空或保护气氛(常用H2，CO作载气)，将金属锂粉和红磷粉或磷蒸气在高温加热条件下直接化合生成。此类方法需要高温热处理，能耗大，且产物存在纯度低，批次性差等缺点，难以实现工业化生产。
(三)发明内容
本发明目的是为了提供一种高效、低成本、环境友好、易于工业化生产的制备磷化锂粉体的新方法。
下面对本发明所采用的技术方案做具体说明。
本发明所述的磷化锂粉体的制备方法主要采用高能球磨法实现，其包括以下步骤：
(1)将磷粉烘干；
(2)在惰性气氛保护下，将干燥后的磷粉与氢化锂粉按摩尔比1:(2～4)混合，加入到密封的球磨罐中，在0～60℃、转速为100～500r/min条件下球磨2～48h；
(3)球磨反应结束后，在惰性气氛下，将粉体从球磨罐中取出，即得到磷化锂粉体。
本发明中，所述的磷粉可以是白磷、红磷、黑磷，或上述任意两种以上的混合物，纯度不低于90％；所述的氢化锂粉的纯度不低于90％。
所述步骤(1)中，所述的磷粉需经过真空烘箱干燥，干燥温度为60～80℃，干燥时间为1～24h。
所述步骤(2)中，所述的磷粉和氢化锂粉的总质量与磨球的总质量之比为1:(10～100)。
所述步骤(2)中，球磨转速优选为300～500r/min，球磨温度优选20～60℃，球磨时间优选为8～32小时。
所述步骤(2)和(3)中，所述的惰性气氛为不能与磷粉、氢化锂粉反应的气体，如氩气、氮气、氮气/氩气混合气体等。
本发明具体推荐所述的制备方法按照如下步骤进行：
(1)将磷粉烘干，干燥温度为60～80℃，干燥时间为1～24h；
(2)在惰性气氛保护下，将干燥后的磷粉与氢化锂粉按摩尔比1:(2～4)混合，加入到密封的球磨罐中，所述的磷粉和氢化锂粉的总质量与磨球的总质量之比为1:(10～100)，在20～60℃、转速为300～500r/min条件下球磨8～32h；
(3)球磨反应结束后，在惰性气氛下，将粉体从球磨罐中取出，即得到磷化锂粉体；
所述的惰性气氛为不会与磷粉、氢化锂粉反应的气体。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明采用机械球磨法制备，无需高温热处理，产物批次好，纯度高；此外，该方法兼具有成本低廉和易于产业化的优势。
(四)附图说明
图1是本发明所得磷化锂粉体的XRD图谱。
(五)具体实施方式
下面以具体实施例对本发明的技术方案进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。
本发明适于的磷粉和氢化锂粉的纯度均为化学纯(>90％)。
实施例1
将红磷粉在80℃真空烘箱中干燥6h。在氩气气氛保护下，将0.31g红磷粉与0.24g氢化锂粉体均匀混合后加入到球磨罐中。然后将磨球放入球磨罐后密封。其中磨球总质量与物料总质量比为40:1。在25℃条件下，使球磨罐于500r/min的转速连续球磨反应32h，所得粉体即为磷化锂粉体。图1为其对应的XRD衍射图，对照标准卡片可知，所得产物为纯相磷化锂，无其他杂质存在。
实施例2
将红磷粉在60℃真空烘箱中干燥10h。在氮气气氛保护下，将4.6g红磷粉与2.6g氢化锂粉体均匀混合后加入到球磨罐中。然后将磨球放入球磨罐后密封。其中磨球总质量与物料总质量比为80:1。在48℃条件下，使球磨罐于450r/min的转速连续球磨反应24h，所得粉体即为磷化锂粉体。
实施例3
将白磷粉在75℃真空烘箱中干燥12h。在氩气气氛保护下，将3.1g白磷粉与2.8g氢化锂粉体均匀混合后加入到球磨罐中。然后将磨球放入球磨罐后密封。其中磨球总质量与物料总质量比为60:1。在60℃条件下，使球磨罐于500r/min的转速连续球磨反应32h，所得粉体即为磷化锂粉体。
实施例4
将红磷粉在80℃真空烘箱中干燥24h。在氮气/氩气混合气氛保护下，将7.4g红磷粉与5.6g氢化锂粉体均匀混合后加入到球磨罐中。然后将磨球放入球磨罐后密封。其中磨球总质量与物料总质量比为75:1。在50℃条件下，使球磨罐于360r/min的转速连续球磨反应8h，所得粉体即为磷化锂粉体。

Claims (8)

1.一种磷化锂粉体的制备方法，磷化锂的化学式为Li3P，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将磷粉烘干；
(2)在惰性气氛保护下，将干燥后的磷粉与氢化锂粉按摩尔比1:(2～4)混合，加入到密封的球磨罐中，在0～60℃、转速为100～500r/min条件下球磨2～48h；
(3)球磨反应结束后，在惰性气氛下，将粉体从球磨罐中取出，即得到磷化锂粉体。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的磷粉是白磷、红磷、黑磷中的其中一种或两种以上的混合物，纯度不低于90％；所述的氢化锂粉纯度不低于90％。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，干燥温度为60～80℃，干燥时间为1～24h。
4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，磷粉和氢化锂粉的总质量与磨球的总质量之比为1:(10～100)。
5.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，球磨转速为300～500r/min，球磨温度为20～60℃，球磨时间为8～32小时。
6.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述的惰性气氛为不会与磷粉、氢化锂粉反应的气体。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述的惰性气氛为氩气、氮气或氮气/氩气混合气体。
8.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述的制备方法按照如下步骤进行：
(1)将磷粉烘干，干燥温度为60～80℃，干燥时间为1～24h；
(2)在惰性气氛保护下，将干燥后的磷粉与氢化锂粉按摩尔比1:(2～4)混合，加入到密封的球磨罐中，所述的磷粉和氢化锂粉的总质量与磨球的总质量之比为1:(10～100)，在20～60℃、转速为300～500r/min条件下球磨8～32h；
(3)球磨反应结束后，在惰性气氛下，将粉体从球磨罐中取出，即得到磷化锂粉体；
所述的惰性气氛为不会与磷粉、氢化锂粉反应的气体。
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