圓片狀超細二水磷酸鐵的制備與表征

蘇勇杰，張 勇*，陳 喆，海吉忠，楊小波，劉海平

1.武漢工程大學材料科學與工程學院，湖北 武漢 430205；

2.青海鹽湖工業股份有限公司，青海鹽湖資源綜合利用重點實驗室，青海 格爾木 816000

磷酸鐵（FePO4）最初廣泛使用于涂料、防銹材料［1］，之后的研究發現其具有豐富的骨架結構，因此在催化［2-4］、離子交換［5］、生物礦化［6］和抑制劑［7］等領域也有較多的應用。由于近年來能源材料的發展，FePO4作為鋰離子正極材料磷酸鐵鋰的前驅體而被人們廣泛關注，磷酸鐵鋰由于其良好的安全性能、成本低廉等特點，被廣泛應用于鋰電池的正極材料［8-9］。然而較低的電子電導率和金屬鋰離子擴散系數制約了磷酸鐵鋰的大倍率輸出，需要精確控制其磷鐵比以及磷元素與鐵元素的含量，而且產品的粒度對其性能有非常大的影響［10-11］。

磷酸鐵的合成方法有多種［12］，其中主要合成方法有水熱合成法［13］、液相合成法［14］、均相沉淀法［15］、微波結晶法［16］等。水熱合成法是采用三氯化鐵或硝酸鐵溶液與磷酸反應，在高溫下使氯化氫或硝酸分解揮發，或用氨水中和過量酸得到磷酸鐵［3-4］。均相沉淀法是采取硫酸亞鐵用磷酸酸化后與氯酸鈉或者過氧化氫反應，生成磷酸二氫鐵，再用氫氧化鈉或氨水調節pH值為2左右，經分離操作生成磷酸鐵［17-18］。微波結晶法是以 Fe（NO3）3為鐵源，H3PO4為磷源，通過加入硝酸，微波汽化、分解后產生氣液界面，在pH為0.1～0.3的高酸度條件下，采用微波加熱的方式制備電池級FePO4［19］。這些工藝生產出來的磷酸鐵純度低，尤其是磷鐵摩爾比不易控制，而且會產生大量含有磷酸根的廢水，造成環境污染。……