CN102633243A

CN102633243A - 磷酸铁钡产品及其制备方法和用途

Info

Publication number: CN102633243A
Application number: CN2012101267862A
Authority: CN
Inventors: 张健; 吴润秀; 王晶; 张雅静
Original assignee: 张健
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2012-08-15
Also published as: CN103232028A; CN103232028B

Abstract

本发明提出了磷酸铁钡产品及其制备方法和用途，其磷酸铁钡产品，化学式为：Ba(FePO₄)2；其制备方法：用化学反应式表示为：3BaCl₂+6FeCl₂+6Na₃PO₄+nH₂O---→3Ba(FePO₄)2↓+18NaCl+nH₂O选用：氯化钡(99.8％)，氯化亚铁(二氯化铁)(99.06％)，磷酸三钠(98％)为原料；按照化学式Ba(FePO₄)2的mol比例计量；其钡源(氯化钡)、铁源(氯化亚铁)，分别用溶剂溶解后，混合均匀，加入磷酸根源(磷酸三钠)溶液混合，在常温下进行复分解反应，生成磷酸铁钡沉淀物；经固液分离即得本发明的磷酸铁钡产品；可用作还原剂、脱氧剂、食品脱氧保鲜剂、电子元件材料或制造电子元件的生产原料、制造电池正极材料及其电池的生产原料；用于冶炼、合金、玻璃生产的添加剂；其具有原料充足，环保无污染等特点。

Description

磷酸铁钡产品及其制备方法和用途

技术领域

本发明的磷酸铁钡产品，属于一种新材料。

背景技术

目前，尚未发现有磷酸铁钡化合物的报道和记载。经公开专利的检索，互联网的信息和书刊、杂志、市场等调研，没有发现与本发明的技术产品相同的专利文献，也未见与本发明的技术或产品的报道或销售。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种磷酸铁钡产品。

本发明的另一目的在于：提出一种磷酸铁钡产品的制备方法。

本发明还有一目的在于：提出一种磷酸铁钡产品的用途。

本发明的磷酸铁钡产品，其特征在于：化学式为：Ba(FePO₄)2。

本发明的磷酸铁钡产品，通过掺入少量的元素的掺杂处理，可提高、改善产品性能，其掺杂元素含量，以重量百分比计，磷酸铁钡产品中掺杂物元素含量在0-5％范围；所述掺杂元素为：碳、硫、碘、钛、银、铌、锗、钙、镁、铝、锆、硒、锶、硼、铜、钒、镍、锌、锑、钼、锡、锰、钴、镉、铋、铍、锂、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，钪(Sc)、钇(Y)之一或不少于2种元素成分，其参杂元素源，可是元素单质或其元素的化合物。

本发明的磷酸铁钡产品，可采用现有技术的各种制备方法获得。

本发明的磷酸铁钡产品，主要用作还原剂、脱氧剂、食品脱氧保鲜剂。用作电子元件材料或制造电子元件的生产原料、制造电池正极材料及其电池的生产原料。用于冶炼、合金、玻璃生产的添加剂。

本发明的磷酸铁钡产品其具有极强的还原性质，其与空气接触，即可被空气氧化，由黑暗色变为褐色或黄色；可广泛用作还原剂、脱氧剂、食品脱氧保鲜剂；可广泛用于还原、脱氧行业生产中；由于其本无毒、不溶于水和有机溶剂，可泛用于食品脱氧保鲜剂(非食品添加剂)，并有指示功能。

可用作电池的材料，主要用作电池正极材料；也可用作电子元件材料。作为电池正极材料，采用现有技术的测试设备及现有技术的测试方法，进行测试：其充放电平台相对钡电极电位为3.6V左右，初始放电容量超过187mAh/g，100次充放电循环后容量约衰减0.2％左右；比容量和循环稳定性与现有技术相比，有较大的提高，生产成本价格要比现有技术低数十倍以上。

用于冶炼、合金、玻璃生产的添加剂：用于冶炼、合金生产添加剂，可改良产品性能；用于玻璃生产的添加剂，可获得所需的特种玻璃产品。

本发明的磷酸铁钡产品制备方法，其特征在于：其化学式为：Ba(FePO₄)2；以重量百分比计，其中含有0-5％的掺杂元素，所述掺杂元素为：碳、硫、碘、钛、银、铌、锗、钙、镁、铝、锆、硒、锶、硼、铜、钒、镍、锌、锑、钼、锡、锰、钴、镉、铋、铍、锂、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇之一或不少于2种元素的组合物；其制备工艺过程：其钡源、铁源、磷酸根源的原料，按照化学式Ba(FePO₄)2的mol比例计量；掺杂元素源，按理论可生成磷酸铁钡的重量计，按0-5％范围(重量百分比)计算，添加掺杂元素；其钡源、铁源、掺杂元素源，用溶剂溶解后(或分别用溶剂溶解、混合后)，加入磷酸根源溶液，在1-105℃范围，进行复分解反应，生成磷酸铁钡沉淀物；经固液分离即得本发明的磷酸铁钡产品。

所述溶剂可是水或有机溶剂；

所述复分解反应的温度优选在5-50℃范围；

所述复分解反应的温度优选在10-30℃范围。

所述钡源为碳酸钡、氢氧化钡、氯化钡、硝酸钡、氧化钡、硫化钡之一；铁源为草酸亚铁、二氯化铁、三氯化铁、氧化铁等；磷酸根源为：磷酸、磷酸钠盐，磷酸二氢铵或磷酸氢二铵之一；

所述掺杂元素源：钛源为偏钛酸、二氧化钛、四氯化钛等；银源为硝酸银AgNO3、氧化银Ag2O等，铌源为铌酸钠(NaNbO3)，铌酸NbO3，五氧化二铌(Nb2O5)等；锗源为氧化锗GeO2等；钙源为碳酸钙等；镁源为氧化镁(MgO)，碳酸镁(MgCO3)，氢氧化镁(Mg(OH)2)等；铝源为氢氧化铝(Al(OH)3)等；锆源为碳酸锆铵(ZrO(CO3)2(NH4)2·nH2O)，氢氧化锆(ZrO(OH)2nH2O)、四氯化锆(ZrCl4)等；硒源为硒粉等；锶源为金属锶，氢氧化锶(Sr(OH)2)、碳酸锶SrCO3、等；硼源为硼酸等；铜源为碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3、氢氧化铜Cu(OH)等；钒源为五氧化二钒V2O5等；镍源为氢氧化镍Ni(OH)2、碳酸镍NiCO3等；锌源为碳酸锌ZnCO3、氧化锌ZnO等；锑源为三氧化二锑Sb2O3等；钼源为三氧化钼MoO3、钼酸铵(NH4)6Mo7O24·4H2等；锡源为二氧化锡SnO2等；锰源为碳酸亚锰MnCO3，、氢氧化锰Mn(OH)2、二氧化锰MnO2等；钴源为草酸钴CoC2O4、碳酸钴CoCO3、氧化钴CoO、氢氧化钴Co(OH)2等；镉源为氢氧化镉Cd(OH)2、氧化镉CdO、碳酸镉CdCO3等；铋源为三氧化二铋Bi2O3、硝酸铋Bi(NO3)3.5H2O等；铍源为氢氧化铍Be(OH)2、氧化铍BeO等；锂源为碳酸锂、氢氧化锂或磷酸二氢锂之一，碳源为单质碳(碳粉、碳黑等)硫源为单质硫(硫黄)、碘源为单质碘，其镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，钪(Sc)、钇(Y)源，为其氧化物、氯化物之一。

本发明与现有技术相比的有益效果：

本发明的磷酸铁钡产品，可泛用作还原剂、脱氧剂、食品脱氧保鲜剂；电子元件材料或制造电子元件的生产原料、制造电池正极材料及其电池的生产原料；冶炼、合金、玻璃生产的添加剂；其具有原料充足，生产成本底，环保无污染等特点；用作电池正极材料，其充放电平台相对钡电极电位为3.6V左右，初始放电容量超过187 mAh/g，100次充放电循环后容量约衰减0.2％左右；比容量和循环稳定性与现有技术相比，有较大的提高，生产成本价格要比现有技术低数十倍以上。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本发明的磷酸铁钡产品及其制备方法：

选用：氯化钡(99.8％)，氯化亚铁(二氯化铁)(99.06％)，磷酸三钠(98％)为原料；用化学反应式表示为：

3BaCl₂+6FeCl₂+6Na₃PO₄+nH₂O---→3 Ba(FePO₄)2↓+18NaCl+nH₂O

按照化学式Ba(FePO₄)2的mol比例计量；其钡源(氯化钡)、铁源(氯化亚铁)，分别用溶剂溶解后，混合均匀，加入磷酸根源(磷酸三钠)溶液混合，在常温下进行复分解反应，生成磷酸铁钡沉淀物；经固液分离即得本发明的磷酸铁钡产品。

实施例2

本发明的磷酸铁钡产品制备方法，其特征在于：其钡源、铁源、磷酸根源的原料，按照化学式Ba(FePO₄)2的mol比例计量；掺杂元素源，按理论可生成磷酸铁钡的重量计，按0-5％范围(重量百分比)计算，添加掺杂元素；其钡源、铁源、掺杂元素源，分别用溶剂溶解后(或分别用溶剂溶解、混合后)，加入磷酸根源溶液混合，在1-105℃范围进行复分解反应，生成磷酸铁钡沉淀物；经固液分离即得本发明的磷酸铁钡产品。所得产品符合化学式Ba(FePO₄)2化学组成。

所述溶剂可是水或有机溶剂；

所述复分解反应的温度，优选在5-50℃范围；

所述复分解反应的温度，优选在10-30℃范围。

所述钡源为碳酸钡、氢氧化钡、氯化钡、硝酸钡、氧化钡、硫化钡之一；铁源为草酸亚铁、二氯化铁、三氯化铁、氧化铁等；磷酸根源为：磷酸、磷酸钠盐，磷酸二氢铵或磷酸氢二铵之一；掺杂物元素源可为：碳、硫、碘、钛、银、铌、锗、钙、镁、铝、锆、硒、锶、硼、铜、钒、镍、锌、锑、钼、锡、锰、钴、镉、铋、铍、锂、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，钪(Sc)、钇(Y)元素之一或不少于2种元素成分，所述参杂物可是元素单质或其元素化合物。

以上掺杂元素源：钛源为偏钛酸、二氧化钛、四氯化钛等；银源为硝酸银AgNO3、氧化银Ag2O等，铌源为铌酸钠(NaNbO3)，铌酸NbO3，五氧化二铌(Nb2O5)等；锗源为氧化锗GeO2等；钙源为碳酸钙等；镁源为氧化镁(MgO)，碳酸镁(MgCO3)，氢氧化镁(Mg(OH)2)等；铝源为氢氧化铝(Al(OH)3)等；锆源为碳酸锆铵(ZrO(CO3)2(NH4)2·nH2O)，氢氧化锆(ZrO(OH)2nH2O)、四氯化锆(ZrCl4)等；硒源为硒粉等；锶源为金属锶，氢氧化锶(Sr(OH)2)、碳酸锶SrCO3、等；硼源为硼酸等；铜源为碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3、氢氧化铜Cu(OH)等；钒源为五氧化二钒V2O5等；镍源为氢氧化镍Ni(OH)2、碳酸镍NiCO3等；锌源为碳酸锌ZnCO3、氧化锌ZnO等；锑源为三氧化二锑Sb2O3等；钼源为三氧化钼MoO3、钼酸铵(NH4)6Mo7O24·4H2等；锡源为二氧化锡SnO2等；锰源为碳酸亚锰MnCO3，氢氧化锰Mn(OH)2，二氧化锰MnO2等；钴源为草酸钴CoC2O4、碳酸钴CoCO3、氧化钴CoO、氢氧化钴Co(OH)2等；镉源为氢氧化镉Cd(OH)2、氧化镉CdO、碳酸镉CdCO3等；铋源为三氧化二铋Bi2O3、硝酸铋Bi(NO3)3.5H2O等；铍源为氢氧化铍Be(OH)2、氧化铍BeO等；锂源为碳酸锂、氢氧化锂或磷酸二氢锂之一，碳源为单质碳(碳粉、碳黑等)硫源为单质硫(硫黄)、碘源为单质碘，其镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，钪(Sc)、钇(Y)源，为其氧化物、氯化物之一。

实施例3

选用：氯化钡(99.8％)，氯化亚铁(二氯化铁)(99.06％)，磷酸三钠(98％)为原料；按照化学式Ba(FePO₄)2的mol比例计量；掺杂元素源硝酸银AgNO3，按理论可生成磷酸铁钡的重量计，按0.5％(重量百分比)计算添加掺杂元素；其钡源、铁源、掺杂物元素源，分别用溶剂溶解后，混合均匀，加入磷酸根源溶液混合，在10-30℃范围进行复分解反应，生成磷酸铁钡沉淀物；经固液分离即得本发明的磷酸铁钡产品。

实施例4

选用：氯化钡(99.8％)，氯化亚铁(二氯化铁)(99.06％)，磷酸三钠(98％)为原料；按照化学式Ba(FePO₄)2的mol比例计量；掺杂元素源硼酸，按理论可生成磷酸铁钡的重量计，按1％(重量百分比)计算添加掺杂元素；其钡源、铁源、掺杂物元素源，分别用溶剂溶解后，混合均匀，加入磷酸根源溶液混合，在30-50℃范围进行复分解反应，生成磷酸铁钡沉淀物；经固液分离即得本发明的磷酸铁钡产品。

实施例5

选用：氯化钡(99.8％)，氯化亚铁(二氯化铁)(99.06％)，磷酸三钠(98％)为原料；按照化学式Ba(FePO₄)2的mol比例计量；掺杂元素源钼酸铵(NH4)6Mo7O24·4H2，按理论可生成磷酸铁钡的重量计，按2％(重量百分比)计算添加掺杂元素；其钡源、铁源、掺杂物元素源，分别用溶剂溶解后，混合均匀，加入磷酸根源溶液混合，在15-80℃范围进行复分解反应，生成磷酸铁钡沉淀物；经固液分离即得本发明的磷酸铁钡产品。

实施例6

选用：氯化钡(99.8％)，氯化亚铁(二氯化铁)(99.06％)，磷酸三钠(98％)为原料；按照化学式Ba(FePO₄)2的mol比例计量；掺杂元素源草酸钴CoC2O4硝酸银AgNO3，按理论可生成磷酸铁钡的重量计，按3％(重量百分比)计算添加掺杂元素；其钡源、铁源、掺杂物元素源，分别用溶剂溶解后，混合均匀，加入磷酸根源溶液混合，在80-90℃范围进行复分解反应，生成磷酸铁钡沉淀物；经固液分离即得本发明的磷酸铁钡产品。

实施例7

选用：氯化钡(99.8％)，氯化亚铁(二氯化铁)(99.06％)，磷酸三钠(98％)为原料；按照化学式Ba(FePO₄)2的mol比例计量；掺杂元素源硝酸铋Bi(NO3)3.5H2O，按理论可生成磷酸铁钡的重量计，按4％(重量百分比)计算添加掺杂元素；其钡源、铁源、掺杂物元素源，分别用溶剂溶解后，混合均匀，加入磷酸根源溶液混合，在1-10℃范围进行复分解反应，生成磷酸铁钡沉淀物；经固液分离即得本发明的磷酸铁钡产品。

实施例8

选用：氯化钡(99.8％)，氯化亚铁(二氯化铁)(99.06％)，磷酸三钠(98％)为原料；按照化学式Ba(FePO4)2的mol比例计量；掺杂元素源草酸钇Y2(C2O4)3·10H2O，按理论可生成磷酸铁钡的重量计，按0.1％(重量百分比)计算添加掺杂元素；其钡源、铁源、掺杂物元素源，分别用溶剂溶解后，混合均匀，加入磷酸根源溶液混合，在90-100℃范围进行复分解反应，生成磷酸铁钡沉淀物；经固液分离即得本发明的磷酸铁钡产品。

实施例9

选用：氯化钡(99.8％)，氯化亚铁(二氯化铁)(99.06％)，磷酸三钠(98％)为原料；按照化学式Ba(FePO4)2的mol比例计量；掺杂元素源偏钛酸，按理论可生成磷酸铁钡的重量计，按5％(重量百分比)计算添加掺杂元素；其钡源、铁源、掺杂物元素源，分别用溶剂溶解后，混合均匀，加入磷酸根源溶液混合，在90-100℃范围进行复分解反应，生成磷酸铁钡沉淀物；经固液分离即得本发明的磷酸铁钡产品。

本发明的磷酸铁钡产品，主要用作还原剂、脱氧剂、食品脱氧保鲜剂；电子元件材料或制造电子元件的生产原料，制造电池正极材料及其电池的生产原料；用于冶炼、合金、玻璃生产的添加剂。

本发明的磷酸铁钡产品，其具有极强的还原性质，其与空气接触，即可被空气氧化，由深黑褐色变为淡褐色或淡黄色；可广泛用于还原、脱氧行业生产中；由于其本无毒、不溶于水和有机溶剂，可泛用于食品脱氧保鲜剂(非食品添加剂)，并有指示功能。

用作电池正极材料，可用作电池材料，主要用作电池正极材料；也可用作电子元件材料。作为电池正极材料，采用现有技术的测试设备及现有技术的测试方法，对以上实施例1-9的磷酸铁钡产品，分别进行测试：其充放电平台相对钡电极电位为3.6V左右，初始放电容量超过187mAh/g，100次充放电循环后容量约衰减0.2％左右；比容量和循环稳定性与现有技术相比，有较大的提高，生产成本价格要比现有技术低数十倍以上。

用于冶炼、合金、玻璃生产的添加剂；用于冶炼、合金生产添加剂，可改良产品性能；用于玻璃生产的添加剂，可获得所需的特种玻璃产品。

Claims

1.一种磷酸铁钡产品，其特征在于：其化学式为：Ba(FePO₄)2。

2.根据权利要求1所述的磷酸铁钡产品，其特征在于：其化学式为：Ba(FePO₄)2，以重量百分比计，其中含有0-5％的掺杂元素，所述掺杂元素为：碳、硫、碘、钛、银、铌、锗、钙、镁、铝、锆、硒、锶、硼、铜、钒、镍、锌、锑、钼、锡、锰、钴、镉、铋、铍、锂、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇之一或不少于2种元素的组合物。

3.根据权利要求1或2所述磷酸铁钡产品的制备方法，其特征在于：其化学式为：Ba(FePO₄)2，以重量百分比计，其磷酸铁钡产品中含有0-5％的掺杂元素，所述掺杂元素为：碳、硫、碘、钛、银、铌、锗、钙、镁、铝、锆、硒、锶、硼、铜、钒、镍、锌、锑、钼、锡、锰、钴、镉、铋、铍、锂、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇之一或不少于2种元素的组合物；其制备工艺过程：其钡源、铁源、磷酸根源的原料；按照化学式Ba(FePO₄)2的mol比例计量；掺杂元素源，按理论可生成磷酸铁钡的重量计，按重量百分比的0-5％范围计算，添加掺杂元素；其钡源、铁源、掺杂元素源，用水或有机溶剂溶解后或分别溶解、混合后，加入磷酸根源的溶液，在1-105℃范围，进行复分解反应，生成磷酸铁钡沉淀物；经固液分离即得本发明的磷酸铁钡产品；

所述掺杂元素源：钛源为偏钛酸、二氧化钛、四氯化钛等；银源为硝酸银、氧化银之一，铌源为铌酸钠，铌酸，五氧化二铌之一；锗源为氧化锗；钙源为碳酸钙；镁源为氧化镁，、碳酸镁、氢氧化镁之一；铝源为氢氧化铝；锆源为碳酸锆铵、氢氧化锆、四氯化锆之一；硒源为硒粉；锶源为金属锶、氢氧化锶、碳酸锶之一，硼源为硼酸；铜源为碱式碳酸铜、氢氧化铜之一，；钒源为五氧化二钒；镍源为氢氧化镍、碳酸镍之一；锌源为碳酸锌、氧化锌之一；锑源为三氧化二锑；钼源为三氧化钼、钼酸铵之一；锡源为二氧化锡；锰源为碳酸亚锰、氢氧化锰、二氧化锰之一；钴源为草酸钴、碳酸钴、氧化钴、氢氧化钴之一；镉源为氢氧化镉、氧化镉、碳酸镉之一；铋源为三氧化二铋、硝酸铋之一；铍源为氢氧化铍、氧化铍之一；锂源为碳酸锂、氢氧化锂、磷酸二氢锂之一，碳源为单质碳，硫源为单质硫，碘源为单质碘，其镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥，钪、钇源，为其氧化物、氯化物之一。

4.根据权利要求1或2所述的磷酸铁钡产品，其特征在于：用作还原剂、脱氧剂、食品脱氧保鲜剂。

5.根据权利要求1或2所述的磷酸铁钡产品，其特征在于：用作电子元件材料或制造电子元件的生产原料、制造电池正极材料及其电池的生产原料。

6.根据权利要求1或2所述的磷酸铁钡产品，其特征在于：用于冶炼、合金、玻璃生产的添加剂。