冷凍干燥技術制備超微鈷粉.pdf

1、超微鈷粉由于其特殊的物理、化學性能，在硬質合金、電池、催化劑、磁性材料、吸波材料、耐熱粉末冶金制品等領域取得了廣泛的應用，如何制備形貌規(guī)則(球形)、粒度均勻、成分純凈的超微鈷粉已成為目前材料領域的研究熱點，其生產(chǎn)工藝也朝著環(huán)保、節(jié)能的方向發(fā)展。 本文以CoC<,2>O<,4>·2H<,2>O為鈷源，采用冷凍干燥技術獲得了一系列粒徑分布的球形鈷粉，并應用x射線衍射分析(XRD)、紅外分析(IP)、掃描電鏡分析(SEM)、熱分析(T

2、G-DTA)等測試技術對產(chǎn)物的結構和性能進行了表征，研究了粒度可控前驅體的形成過程和機制、前驅體到鈷粉的轉變過程以及超微鈷粉的負載和對CO氧化反應的催化活性。 在凍干前驅體制備過程中，研究了溶液濃度、溶液pH值、預凍速率、表面活性劑等工藝參數(shù)對凍干前驅體制備的影響規(guī)律。結果表明，鈷氨絡合物溶液的低共熔點隨溶液濃度的增大而降低，隨溶液pH值的增大而升高。當溶液pH<12時，易形成無法凍干的玻璃態(tài)前驅體。一定的預凍速率是形成非晶態(tài)前

3、驅體的必要條件，預凍速率過小，溶液易發(fā)生溶質偏聚，造成“微晶鹽”長大，致使前驅體晶化，而且溶質偏聚程度、前驅體晶化程度均與預凍速率成反比。凍干前驅體平均粒徑跟溶液濃度成正比，添加0.5％PVP對前驅體粒度影響較小。凍干前驅體多數(shù)呈塊狀，表面光滑，部分前驅體具有規(guī)則的外形，其主要成分是[Co(NH<,3>)<,x>]<,2>(C<,2>O<,4>)<,3>。 研究了凍干前驅體熱分解還原過程及反應氣氛、還原溫度、前驅體粒度及氣體流速

4、對鈷粉制備的影響規(guī)律。熱分解還原過程中，凍干前驅體先由非晶態(tài)前驅體轉變?yōu)榫B(tài)中間產(chǎn)物Co<,2>(C<,2>O<,4>)<,3>，然后晶態(tài)中間產(chǎn)物分解還原為鈷粉，氮氣氣氛下凍干前驅體的熱分解還原產(chǎn)物是鈷粉和氧化鈷，隨著反應溫度升高，鈷粉比例逐漸增大。氫氣氣氛下還原產(chǎn)物只有鈷粉，其最低還原溫度為250℃，比常規(guī)制備方法低200℃左右，且分解還原過程隨氫氣流量變大而顯著加快。鈷粉粒度與前驅體粒度及反應溫度成正比，通過控制前驅體粒度、反應溫度