[发明专利]制备草酸盐的方法

说明书

技术领域

本发明涉及草酸盐制备技术领域，尤其涉及一种利用沉淀法制备草酸盐的方法。

背景技术

草酸亚铁作为制备新型锂离子电池正极材料磷酸铁锂的原料之一，其纯度与粒径对电池的性能有着重要的影响，其中Fe³⁺的存在严重影响电池的充放电性能。现有技术中草酸亚铁的合成主要采用化学沉淀法，将二价铁盐溶液与草酸或草酸盐溶液混合，通过控制合成过程的工艺参数实现对草酸亚铁粒径及其形貌的控制。由于大多数金属草酸盐的晶体结构较相似，易形成微粒较均匀的共晶沉淀物，为还原后生成金属合金创造了良好的前提，是生产优质金属结合剂的重要方法。草酸盐沉淀—热分解法作为制备金属单质及其氧化物粉体材料的重要方法之一，其优点在于：一是热分解温度低、纯度高、成本低。二是可以利用热分解产物对前驱体形貌具有“继承性”的特点，在草酸盐的制备中，调控其颗粒形貌与粒度，进而制备出满足特定要求的金属单质及其氧化物粉体材料。有人通过加热处理共沉淀Co-Fe、Fe-Ni、Zn-Fe、Mn-Fe草酸盐得到了组分分布很广的铁磁性和亚铁磁性混合氧化物。

目前，工业上制备草酸盐的方法主要采用金属盐如硫酸盐、硝酸盐、氯化物等与草酸或者草酸盐溶液混合，生成沉淀。其反应方程式如下：

M²⁺+C₂O₄^2-+nH₂O=M C₂O₄·nH₂O ↓

该方法存在的主要问题是：无论采用何种加料方式，均难以保证反应体系中过饱和度均匀，因此，在沉淀生成过程中，不能对成核、生长、团聚等步骤进行有效控制，使得颗粒粗大且粒度分布宽，严重影响其应用性能。

草酸盐及复合草酸盐中杂质离子存在的种类和含量对合成产物性能的影响非常大；另一方面粒径及其分布是影响产物性能的另一重要因素，超微粒子具有普通粒子所不具备的特殊性能，如纳米粒子具有（1）小尺寸效应、（2）表面与界面效应、（3）量子尺寸效应等，并由此在热学特性、光学特性以及化学性质等方面产生某些特殊性能，如纳米微粒的烧结温度比常规粉体要低得多；对可见光的宽频带强吸收等。

以沉淀法为基础的液相合成化学中，目标产物的溶度积是影响合成产物性能的关键因素。在单一组分产物的合成中，直接沉淀法无论加料顺序、加料速度如何调控，很难保证溶液的过饱和度一致，整个过程始终存在局部过浓现象，最终导致产物粒径分布过宽。在共沉淀过程中，由于各组分溶度积存在差异，容易形成包夹型复合沉淀，不同组分在产物中分布存在较大差异，严重影响产物的再加工性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供制备草酸盐的方法，本发明工艺简便、易操作，适合于大规模生产，可以制备纯度高、颗粒粒径小且均匀分布的草酸盐。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

制备草酸盐的方法，包括以下步骤：

（1）将1摩尔份能溶于有机溶剂的金属盐和0.5-1.5摩尔份草酸分别加入到有机溶剂中，分别搅拌10-20分钟混合均匀，得到金属盐有机溶液和草酸有机溶液；

（2）将所述金属盐有机溶液和草酸有机溶液降温至-40℃到-80℃；

（3）将步骤（2）得到的金属盐有机溶液和草酸有机溶液混合，搅拌10-20分钟，得混合溶液；

（4）停止降温，使所述混合溶液自然升温，均匀析出草酸盐沉淀。

作为一种方案，所述能溶于有机溶剂的金属盐为铁、钴、镍、铜、锌、锰的醋酸盐、硝酸盐或氯化物中的一种或几种。

作为进一步的方案，所述能溶于有机溶剂的金属盐为氯化亚铁、硝酸钴、硝酸镍、氯化铜、氯化锌和醋酸锰中的一种或几种。

作为一种方案，所述有机溶剂包括醇类或酮类有机溶剂。

作为进一步的方案，所述醇类或酮类有机溶剂包括无水乙醇、甲醇和丙酮中的一种或几种。

作为一种方案，所述步骤（1）中，所述金属盐有机溶液的物质的量浓度为0.04-0.1mol/L。

作为一种方案，所述步骤（1）中，所述草酸有机溶液的物质的量浓度为0.04-0.1mol/L。

作为一种方案，所述步骤（1）中，所述金属盐有机溶液的物质的量浓度和草酸有机溶液的物质的量浓度相同。

作为一种方案，将1摩尔份金属盐和0.5-1.5摩尔份草酸分别加入到体积相同的有机溶剂中。