[发明专利]一种铁复合氧化物功能粉体材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁复合氧化物功能粉体材料的制备方法，具体涉及一种微液滴高温连续水解-热复分解-重结晶制备铁复合氧化物（铁酸盐、铁氧体）功能粉体材料的工艺方法。属于湿法氧化物制备技术领域。

 

背景技术

传统的“湿法制备铁复合氧化物（铁酸盐、铁氧体）工艺”为“化学共沉淀法”与“溶胶凝胶法”。“化学共沉淀法”的技术核心是常温条件下添加沉淀剂调整盐溶液的PH值使之水解和沉淀，然后对沉淀物前躯体进行加热处理，即煅烧处理，转变成为铁复合氧化物。“溶胶凝胶法”的技术核心是氧化物的合金组元的集成采用单元盐的水解溶胶化或者沉淀溶胶化后混合，然后凝胶化，凝胶干燥脱水形成干凝胶前驱体，然后对前躯体进行加热处理，即煅烧处理，转变成为铁复合氧化物。功能性铁复合氧化物制备工艺必须保证化学成分和晶体结构符合设计，同时，粉体的粒度也必须得到保证。传统“化学共沉淀法”工艺在铁复合氧化物，例如Sb_xBa_ySr_zCr_aCu_bMn_cZn_dNi_eCo_fMg_gFe₂O₄类型中，诸如Zn_0.44Ni_0.44Co_0.12Fe₂O₄的化学成分与晶体结构及其粒度的控制方面技术难度很大；因为，多元盐混合溶液中的多种金属离子（包括不同价态的同种元素离子）的水解沉淀PH值不同，所谓的“共沉淀”实际上存在先后沉淀的次序上的差异；及其水解反应程度的差异；故所以，难以实现成分的均匀性；加之个别种类的合金元素离子水解不彻底，导致沉淀法制备复合氧化物前驱体的成分偏差不可避免；随后热处理煅烧生成铁复合氧化物也必然会出现成分偏差。“溶胶凝胶法”的合金组元的混合均匀程度只是微米级水平；达不到离子混合水平，这也是该领域的技术难关。在不同的铁复合氧化物制备工艺过程中，酸碱性母液及其漂洗水含有大量的氯离子，残留合金元素粒子，硫酸根，硝酸根，磷酸根，氰根，铵离子等；对环境保护造成了巨大的压力。特别是纳米功能性氧化物粉体的湿法制备的产品吨单位废水量产生更是成倍增加；废水的化学成分越加复杂；处理难度和成本大大增加，“质量”，“成本”，“环保”问题制约了该行业的发展。国内绝大多数的技术文献都对母液废水的处理不做交代。

为了解决功能性铁复合氧化物的“成分稳定性”与“晶体结构稳定性”问题，现有技术措施为：1、选择适合的沉淀剂，以满足不同溶液体系共沉淀效果。2、提高和改进热处理工艺技术措施上。例如，中国专利201310079543.2公开了“锂离子电池三元正极材料的湿法制备工艺”在沉淀前躯体的热处理煅烧工艺上作了改进；前后两段烧结工序中对易挥发性元素锂分别作了补充，提高了复合氧化物的化学成分稳定性。但上述技术方法并没有从根本上解决前驱体成分的偏差和不均匀性；同时，对系统化控制复合氧化物的晶粒尺寸方面做不到精确可控；且该技术适合微米级氧化物制备，纳米化不适合。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，采用本发明的目的是提供一种铁复合氧化物功能粉体材料的制备方法，采用微液滴高温连续水解-热复分解-重结晶制备铁复合氧化物功能粉体材料的工艺方法；实现铁复合功能性氧化物的成分和粒度（纳米级到微米级）连续可调，成分均匀，晶体结构准确稳定；不添加任何沉淀剂，母液循环利用，无污染物排出的环保型功能性氧化物制备工艺。

实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种铁复合氧化物功能粉体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、单元盐溶液制备：对多种盐单独溶解处理，或者根据铁复合氧化物功能粉体材料所需金属元素组元进行酸溶制取单元盐溶液；所有单元盐溶液的PH值调整在水解点以下(小于水解点PH值）。