冷凍干燥技術(shù)制備超微鈷粉.pdf

1、超微鈷粉由于其特殊的物理、化學(xué)性能，在硬質(zhì)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(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)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(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，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(shù)獲得了一系列粒徑分布的球形鈷粉，并應(yīng)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(cè)試技術(shù)對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征，研究了粒度可控前驅(qū)體的形成過(guò)程和機(jī)制、前驅(qū)體到鈷粉的轉(zhuǎn)變過(guò)程以及超微鈷粉的負(fù)載和對(duì)CO氧化反應(yīng)的催化活性。 在凍干前驅(qū)體制備過(guò)程中，研究了溶液濃度、溶液pH值、預(yù)凍速率、表面活性劑等工藝參數(shù)對(duì)凍干前驅(qū)體制備的影響規(guī)律。結(jié)果表明，鈷氨絡(luò)合物溶液的低共熔點(diǎn)隨溶液濃度的增大而降低，隨溶液pH值的增大而升高。當(dāng)溶液pH<12時(shí)，易形成無(wú)法凍干的玻璃態(tài)前驅(qū)體。一定的預(yù)凍速率是形成非晶態(tài)前

3、驅(qū)體的必要條件，預(yù)凍速率過(guò)小，溶液易發(fā)生溶質(zhì)偏聚，造成“微晶鹽”長(zhǎng)大，致使前驅(qū)體晶化，而且溶質(zhì)偏聚程度、前驅(qū)體晶化程度均與預(yù)凍速率成反比。凍干前驅(qū)體平均粒徑跟溶液濃度成正比，添加0.5％PVP對(duì)前驅(qū)體粒度影響較小。凍干前驅(qū)體多數(shù)呈塊狀，表面光滑，部分前驅(qū)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(qū)體熱分解還原過(guò)程及反應(yīng)氣氛、還原溫度、前驅(qū)體粒度及氣體流速

4、對(duì)鈷粉制備的影響規(guī)律。熱分解還原過(guò)程中，凍干前驅(qū)體先由非晶態(tài)前驅(qū)體轉(zhuǎn)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?dú)鈿夥障聝龈汕膀?qū)體的熱分解還原產(chǎn)物是鈷粉和氧化鈷，隨著反應(yīng)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(guò)程隨氫氣流量變大而顯著加快。鈷粉粒度與前驅(qū)體粒度及反應(yīng)溫度成正比，通過(guò)控制前驅(qū)體粒度、反應(yīng)溫度