草酸络合物沉淀法设计报告
草酸的制备实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 掌握草酸的制备方法；2. 了解草酸的性质及用途；3. 培养实验操作技能和实验报告撰写能力。
二、实验原理草酸（H2C2O4）是一种重要的有机酸，广泛应用于食品、医药、化工等领域。
草酸的制备方法主要有以下几种：1. 以糖类为原料，采用发酵法；2. 以草酸盐为原料，采用复分解法；3. 以尿素为原料，采用合成法。
本实验采用复分解法，以草酸盐为原料，通过加热、冷却、过滤等步骤制备草酸。
三、实验步骤1. 称取一定量的草酸盐（如草酸钙）放入烧杯中；2. 加入适量的蒸馏水，溶解草酸盐；3. 将烧杯放在加热器上加热，使溶液沸腾；4. 持续加热，观察溶液颜色变化；5. 溶液颜色变为透明后，停止加热，冷却至室温；6. 用布氏漏斗过滤溶液，收集滤液；7. 将滤液转移至锥形瓶中，加入适量的氢氧化钠溶液，调节pH值为6-7；8. 用滴定管滴加适量的氢氧化钠溶液，直至溶液呈微碱性；9. 将锥形瓶中的溶液转移至蒸发皿中，加热浓缩；10. 冷却结晶，收集草酸晶体；11. 将草酸晶体放入干燥器中干燥，得到草酸。
四、实验结果与分析1. 实验过程中，观察到溶液颜色由淡黄色变为无色，说明草酸盐已溶解；2. 滴加氢氧化钠溶液后，溶液pH值逐渐升高，直至呈微碱性；3. 蒸发浓缩后，观察到溶液中有晶体析出，说明草酸已制备成功；4. 干燥后得到的草酸晶体呈白色，符合理论产物。
五、实验总结1. 本实验成功制备了草酸，掌握了草酸的制备方法；2. 通过实验操作，了解了草酸的性质及用途；3. 提高了实验操作技能和实验报告撰写能力。
六、注意事项1. 实验过程中注意安全，避免烫伤；2. 加热过程中，注意观察溶液颜色变化，避免过热；3. 滴加氢氧化钠溶液时，注意控制滴加速度，避免过量；4. 干燥过程中，注意温度控制，避免草酸分解。
第2篇一、实验目的1. 理解草酸的制备原理和化学反应过程。
2. 掌握实验室制备草酸的基本操作步骤。
3. 熟悉实验仪器的使用和实验数据记录方法。
化学工程与工艺毕业设计(论文)-年产5万吨草酸初步设计[管理资料]
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分类号_______________ 密级________________UDC _______________ 学号________________ 毕业设计（论文）论文题目年产5万吨草酸初步设计thesis Topic Annual 5,000 tons of oxalic acid preliminary design学生姓名学号所在院系现代科技学院专业班级化学工程与工艺0701导师姓名职称完成日期2011年6月10日2011年6月10日编号：__________ 毕业设计（论文）答辩许可证现代科技学院化工系化学工程与工艺专业0701学生李文飞所编写的毕业设计(论文) 页，字数，符合毕业设计(论文)大纲的要求。
经审查：该生已学完教学计划规定的全部课程，成绩合格，毕业设计电子文档最后一稿已交，准予参加毕业设计（论文）答辩。
相关材料材料名称数量毕业设计（论文）1册答辩汇报稿1份毕业设计（论文）电子版（最后一稿磁盘文件）1套流程图1份主体设备图1份指导教师：（签名）院长(系主任)：（签名）2010 年6 月10日毕业设计（论文）任务书年产5万吨草酸初步设计一、设计任务：年产5万吨草酸初步工艺设计年工作日300天,其余数据查相关文献二、设计说明书内容：1、说明书包括前言综述，工艺原理，工艺条件及工艺流程确定，以及主要设备的选择说明，对本设计的评述。
2、计算部分包括物料衡算，热量衡算，有效能利用率计算，主要设备计算。
3、图纸带控制点的工艺流程图。
三、参考资料及说明：、技术基础课及专业课程书籍；。
校园网学术期刊数据库（中文及外文）；（化工工艺设计手册，化学工程手册）。
四、提交的内容：1.设计说明书一份2.工艺流程简图3.主要设备图年产5万吨草酸初步设计摘要草酸不仅是基本无机化工的重要产品之一，同时也是无机化工的基本原料之一。
钙化法制草酸是工业上生产草酸的传统工艺，该方法操作简单，工艺基本成熟。
本设计采用钙化法制草酸初步设计了一个年生产50000吨的草酸生产车间。
银离子草酸实验报告
一、实验目的1. 了解银离子与草酸反应的原理和条件；2. 掌握银离子与草酸反应的现象及产物；3. 探讨银离子与草酸反应的实验操作步骤。
二、实验原理银离子与草酸反应生成白色沉淀，该沉淀在加热条件下分解生成银镜。
实验原理如下：Ag+ + C2O42- → AgC2O4↓2AgC2O4 + 2[Ag(NH3)2]OH → 2Ag + 2NH4C2O4 + 4NH3↑ + 2H2OAg + 2NH3 → [Ag(NH3)2]+三、实验仪器与试剂1. 仪器：烧杯、玻璃棒、酒精灯、试管、胶头滴管、试管架、镊子、滤纸等；2. 试剂：硝酸银溶液、草酸溶液、氨水、稀硝酸、氢氧化钠溶液等。
四、实验步骤1. 准备银离子溶液：取一定量的硝酸银溶液，加入少量氢氧化钠溶液，搅拌至沉淀完全溶解，得到银离子溶液；2. 准备草酸溶液：取一定量的草酸溶液，备用；3. 配制反应溶液：取一支试管，加入适量的银离子溶液，滴加几滴草酸溶液，观察现象；4. 加热反应：将试管放入酒精灯火焰上加热，观察现象；5. 检验产物：取少量反应后的溶液，加入少量稀硝酸，观察现象；6. 清理实验器材：将实验器材清洗干净，放回原处。
五、实验现象1. 加入草酸溶液后，溶液中出现白色沉淀；2. 加热过程中，白色沉淀逐渐消失，试管内壁出现银镜；3. 加入稀硝酸后，银镜溶解，溶液变为无色。
六、实验结论1. 银离子与草酸反应生成白色沉淀，沉淀在加热条件下分解生成银镜；2. 银离子与草酸反应的实验操作简单，现象明显，可用于实验室教学和科研。
七、实验讨论1. 实验过程中，应注意控制银离子与草酸的摩尔比，以获得较好的实验效果；2. 加热过程中，应适当控制温度，避免温度过高导致银镜溶解；3. 实验过程中，应确保实验器材的清洁，以免影响实验结果。
八、实验注意事项1. 实验过程中，应注意安全，避免接触皮肤和眼睛；2. 实验结束后，应及时清理实验器材，避免污染环境；3. 实验过程中，应注意观察实验现象，记录实验数据。
草酸混凝沉淀法处理废水总硬度的应用研究
草酸混凝沉淀法处理废水总硬度的应用研究作者：尹云霞杨云凤张炎新来源：《绿色大世界》2009年第09期摘要:对以使用草酸混凝沉淀法去除钢铁废水中总硬度进行了系统研究,草酸与钙生成沉淀[1]后,用PAC、PAM作为混凝剂进行絮泥沉淀,对总硬度进行了测定,确定了投加浓度和投加后的pH值。
结果表明,混凝沉淀时间为30min,投加浓度为40mg/l,总硬度的去除率达到了16%,随着投加浓度的增加,去除率增高,pH降低。
关键词:草酸;混凝沉淀法;钢铁废水;生成沉淀;总硬度中图分类号:X703文献标识码: A 文章编号:1005-569X(2009)09-0054-021 引言现代钢铁工业的生产过程包括材选、烧结、炼铁、炼钢(连铸)、轧钢等生产工艺。
钢铁工业废水主要来源于生产工艺过程用水、设备与产品冷却水、烟气洗涤和场地冲洗等,但70%的废水还是来源于冷却用水。
间接冷却水在使用过程中仅受热污染,经冷却后即可回用;直接冷却水因与产品物料等直接接触,含有污染物质,需经处理后方可回用或串级使用。
2实验2.1实验废水水质特点废水采自南方某钢铁集团循环水废水处理站,水质水量变化较大,其中pH值变化大且含有大量铁和石油类污染物,其水质见表12.2 主要实验仪器和药剂2.2.1仪器天平、pH计、滴定管、搅拌器、时钟。
2.2.2药剂草酸、EDTA、氨水、氯化铵、铬黑T、氯化钠。
2.3分析方法总硬度和pH均采用由国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会编,中国环境出版社出版的《水和废水监测分析方法》(第四版)[2]进行测定。
3结果与讨论3.1沉淀物生成—混凝实验原理3.1.1沉淀生成原理草酸与钙生成草酸钙沉淀,C2O42+Ca2+=CaC204 ↓此反应沉淀生成较缓慢。
3.1.2混凝实验原理[3](1)混凝作用指的是带负电的胶体颗粒和带正电的化学剂之间的化学作用和物理作用,它利用了胶体悬浮液中存在的排斥力及吸引力,这些力是造成胶体悬浮液的稳定或不稳定的主要原因。
草酸配合物实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 掌握草酸配合物的制备方法。
2. 了解草酸配合物的性质及其在化学反应中的应用。
3. 熟悉实验操作步骤和注意事项。
二、实验原理草酸（H2C2O4）是一种有机二元酸，能与许多金属离子形成稳定的配合物。
草酸配合物在化学、医药、环保等领域具有广泛的应用。
本实验通过制备草酸铁（III）配合物，研究其性质和制备方法。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：烧杯、玻璃棒、滴定管、锥形瓶、水浴锅、电子天平、移液管、滤纸等。
2. 试剂：硫酸亚铁（FeSO4）、氢氧化钠（NaOH）、草酸（H2C2O4）、盐酸（HCl）、硫酸（H2SO4）、氨水（NH3·H2O）、乙醇、乙醚等。
四、实验步骤1. 制备草酸铁（III）配合物（1）称取1.0g硫酸亚铁（FeSO4），溶解于10mL蒸馏水中。
（2）向溶液中加入1.0g草酸（H2C2O4），搅拌使其充分溶解。
（3）将溶液转移到50mL烧杯中，加热至60-70℃，保持20分钟。
（4）冷却后，用滤纸过滤，滤液即为草酸铁（III）配合物溶液。
2. 性质研究（1）外观观察：草酸铁（III）配合物溶液呈黄色，有金属光泽。
（2）溶解性实验：将草酸铁（III）配合物溶液分别与乙醇、乙醚混合，观察溶解情况。
（3）pH值测定：用pH试纸测定草酸铁（III）配合物溶液的pH值。
（4）配合物稳定性实验：将草酸铁（III）配合物溶液置于水浴锅中加热，观察溶液颜色变化。
3. 应用研究（1）还原反应：向草酸铁（III）配合物溶液中加入少量锌粉，观察溶液颜色变化。
（2）氧化反应：向草酸铁（III）配合物溶液中加入少量过氧化氢，观察溶液颜色变化。
五、实验结果与分析1. 制备的草酸铁（III）配合物溶液呈黄色，有金属光泽，说明成功制备了草酸铁（III）配合物。
2. 草酸铁（III）配合物在乙醇和乙醚中溶解度较低，说明其在有机溶剂中的稳定性较差。
3. 草酸铁（III）配合物溶液的pH值为4.5，说明其呈酸性。
实验二 草酸一步共沉淀法制备CaTiO3.
实验二草酸一步共沉淀法制备 CaTiO 3本实验中 Ba 换成 Ca一、实验目的通过钛酸钡的草酸一步共沉淀法合成,掌握液相化学共沉淀合成陶瓷粉体的一般原理及实验方法二、实验原理a 前体合成反应式:TiCl 4+BaCl2+2H2C 2O 4+5H22O 4 2·4H 2O+6HCl在反应中,由于不断有 H +产生,溶液 pH 值不断下降, Ba 2+会残留于溶液中,不能进入复盐晶格,虽然以后可用氨水调 pH 值,但会造成沉淀不均匀。
为此,先将草酸溶液中和至 pH =6~7,提供大量 C 2O 42-,并先使大部分 Ba 沉淀,小部分 Ba 与 TiCl 4混合加入,由于酸性 TiCl 4液加入, pH 值最终达到 4~5。
pH 过高, 沉淀呈凝胶状, 洗涤困难。
温度适当提高, 可加快反应速度,但太高会使草酸分解和 TiCl 4水解。
b 煅烧前体总反应式:BaTiO(C2O 42O +3 + 3CO2 + CO + 4H2O不是一步可得 BaTiO 3,过程大致如下:BaTiO(C2O 422O 4 2 + 4H2BaTiO(C2O 4 22BaCO 3(无定形 + TiO2(无定形 + CO + 2CO2BaCO 3(3(3(斜方晶BaCO 3(无定形、新多型、斜方晶 + TiO23 + CO2由于各中间产物热稳定性差别大,所以要适当提高温度。
实验中分别在 750℃和 900℃两个温度保温。
三、实验方法a 工艺流程图b 配方Ba/Ti=2.38, H 2C 2O 4/Ti=3.69×1.1c 原料四氯化钛(TiCl 4 分析纯,配成 1.992mol/L水溶液氯化钙(CaCl 2 分析纯,配成 1.224mol/L水溶液草酸(H 2C 2O 4 分析纯,配成 1.269mol/L水溶液氨水,配成 1:1溶液d 实验步骤(1前体合成①装好带搅拌器、回流冷凝管、分液漏斗的 250mL 三颈瓶及水浴装置(如下图。
化学沉淀实验报告
化学沉淀实验报告第一篇：化学沉淀实验报告化学沉淀实验报告实验目的：检测H2PO2-分别与Ca2+、Ni+形成沉淀的难易程度。
实验原理：H2PO-2+Ca2+→Ca(H2PO2)2H2PO-2+Ni2+→Ni(H2PO2)2实验配方：NaH2PO2•H2O25g/lH3PO320g/l丙酸10ml/l乳酸20ml/l实验步骤：首先配制1000ml溶液，PH：4.6—4.8。
㈠CaCl2沉淀1：取50ml溶液，加温至85℃，加入200g/l的CaCl2溶液。
2：第一次加入0.25mlCaCl2溶液，每次间隔5min至明显形成沉淀为止。
㈡NiCl2沉淀与CaCl2相同，将CaCl2换成NiCl2•6H2O即可，浓度取200g/l。
实验数据记录：㈠当所取CaCl2溶液用量为3g/l时（0.75ml），沉淀反应现象明显，即产生Ca(H2PO2)2沉淀。
㈡当所取NiCl2溶液用量为10g/l时(2.5ml)，沉淀反应现象明显，即产生Ni(H2PO2)2沉淀。
实验结果分析：Ca2+更易与H2PO2-结合产生Ca(H2PO2)2沉淀。
第二篇：化学沉淀极易溶的：NH3（1∶700）易溶的：HX、HCHO、SO2（1∶40）能溶的或可溶的：CO2（1∶1）、Cl2（1∶2.26）、H2S （1∶2.6）微溶的：C2H2难溶或不溶的：O2、H2、CO、NO、CH4、CH3Cl、C2H6、C2H4、与水反应的：F2、NO2。
钠盐，钾盐全溶酸全溶碱除了钠，钾，钙，氨水其他全不溶遇酸溶解碳酸盐除了钾钠基本都不溶亚硫酸盐溶解性和碳酸盐差不多而且这两种沉淀遇酸溶解氯化物除了氯化银其他都溶遇酸不溶解硫酸盐除了硫酸钡沉淀，硫酸银微溶，其他都溶遇酸不溶解硝酸盐除了硝酸银沉淀其他都溶遇酸不溶解氯化银,硫酸钡,碳酸银,碳酸钡,碳酸钙,氢氧化镁,氢氧化铜,氢氧化铁碱中钙微,钾钠铵钡易溶,其他不溶Mg(OH)2 AgCl CaCO3 BaSO4 AgSO4 Fe(OH)3 Cu(OH)2 BaCO3 难溶是沉淀！Ca(OH)2 CaSO4 AgSO4微溶附溶解口诀：碱：溶碱有五位钾，钙，钠，氨，钡盐：钾钠硝氨溶水快硫酸不溶钡，银，钙，铅氯化物不溶氯化银碳酸只溶钾，钠，氨以上是初中的记法，高中要考虑的多一些，比如会涉及醋酸的溶解性，和次氯酸盐的溶解性，醋酸盐一般认为可溶，至少要知道次氯酸钡和次氯酸钙可溶。
三草酸根合铁(Ⅲ)酸钾实验报告
制备k3fe(c2o4)3-三草酸根合铁(Ⅲ)酸钾实验报告一、实验目的1、熟悉络合物的基本知识；2、掌握合成K3[Fe (C2O4)3]·3H2O的基本原理和操作技术;二、实验原理实验以硫酸亚铁铵为原料,与草酸在酸性溶液中先制得草酸亚铁沉淀，然后再用草酸亚铁在草酸钾和草酸的存在下，以过氧化氢为氧化剂，得到铁(Ⅲ)草酸配合物，主要反应为:(NH4)2Fe(SO4)2 + H2C2O4 + 2H2O=FeC2O4·2H2O↓+ (NH4)2SO4 + H2SO42FeC2O4·2H2O + H2O2 + 3K2C2O4 + H2C2O4=2K3[Fe(C2O4)3]·3H2O三、实验试剂与仪器电子天平，抽滤装置，烧杯，酒精灯，水浴装置，表面皿。
(NH4)2Fe(SO4)2⋅6H2O ，H2C2O4⋅2H2O，H2SO4（2 mol/L）,饱和K2C2O4溶液，乙醇（95%）， H2O2（3%）四、实验步骤1、草酸亚铁的制备称取适量硫酸亚铁铵固体放在烧杯中，然后加适量蒸馏水和H2SO4，加热溶解后，再加入一定量草酸溶液，加热搅拌至沸，然后迅速搅拌片刻，防止飞溅。
停止加热，静置。
待黄色晶体FeC2O4·2H2O沉淀后倾析，弃去上层清液，加入适量蒸馏水洗涤晶体，搅拌并温热，静置，弃去上层清液，即得黄色晶体草酸亚铁。
2、三草酸合铁（III）酸钾的制备往草酸亚铁沉淀中，加入饱和K2C2O4溶液，313K下水浴加热，恒温下慢慢滴加H2O2溶液，沉淀转为深棕色,加热溶液至沸以去除过量的H2O2,静置一会。
然后加入草酸溶液(沉淀溶解，溶液变为翠绿色)，溶液的pH值保持在4～5，加入95%的乙醇，混匀后冷却，可以看到烧杯底部有晶体析出（翠绿色）。
晶体完全析出后，抽滤，用乙醇淋洒滤饼，抽干混合液。
固体产品置于一表面皿上，置暗处晾干。
称重，计算产率。
五、注意事项1.水浴40℃下加热,慢慢滴加H2O2. 以防止H2O2分解。
改进草酸沉淀法制备钛酸钡超细粉体 PPT
传统的草酸盐共沉淀法是将BaCl2 、TiCl4的混 合水溶液以一定的速度滴入H2C2O4溶液中,持 续搅拌,同时滴加NH3· 2O 调节溶液的pH 至一 H 定的范围。反应结束后,所得产物经陈化、洗涤、 过滤、干燥、煅烧得BaTiO3粉体。
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三、草酸盐沉淀法的特点
① 工艺与设备较为简单,沉淀期间可将合成和细 化一道完成，有利于工业化；
② 可以精确控制各组分的含量，使不同组分之 间实现分子/ 原子水平的均匀混合；
③ 在沉淀过程中，可以通过控制沉淀条件及下
一步沉淀物的煅烧制度来控制所得粉料的纯 度、颗粒大小、分散性和相组成； ④ 样品煅烧温度低，性能稳定且重现性好。
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四、实验步骤
称取7.4g草酸铵，加热溶于100ml去离子水，备用； 首先用10ml移液管准确量取10ml的1 M TiCl4溶液放入250 ml 烧 杯中，将配好的热草酸铵溶液，在搅拌条件下，加入TiCl4溶液 中，然后滴加1:1的NH3· 2O，将pH调到2.5～3 ，搅拌反应10 H min ，以形成TiO(C2O4)22－ 络离子； 用10ml移液管准确量取10ml 1M的BaCl2溶液，在充分搅拌下， 加入到TiO(C2O4)22－ 溶液中，反应1 h 生成BaTiO(C2O4)2· 2O 4H 沉淀，反应完全后，过滤、50~60℃热水洗涤至无氯离子(用 AgNO3检查) ，放入90 ℃下的烘箱干燥至16~18 h； 干燥好的样品，放入800℃的马弗炉中煅烧1 h, 取出，冷却，即 得超细BaTiO3 粉体； 用激光粒度仪测定样品的粒度，分析粒度及其分布数据。 7
《电子材料概论》综合试验2
改进草酸沉淀法制备钛酸钡超细粉体 ——草酸络合物沉淀法
草酸盐共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiN_省略_0_5_Mn_0_5_O_2及
[Article]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.-Chim.Sin .,2010,26(1)：51-56January Received:July 12,2009;Revised:September 10,2009;Published on Web:November 19,2009.*Corresponding author.Email:suyuefeng@;Tel:+86-10-68918099.The project was supported by the National Key Basic Research Program of China (973)(2009CB220100)and National High -Tech Research and Development Program of China (863)(2006AA11A165,2007AA11A104).国家重点基础研究发展规划项目(973)(2009CB220100)和国家高技术研究发展计划项目(863)(2006AA11A165,2007AA11A104)资助鬁Editorial office of Acta Physico -Chimica Sinica草酸盐共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiNi 0.5Mn 0.5O 2及其电化学性能卢华权吴锋苏岳锋*李宁陈实包丽颖(北京理工大学化工与环境学院,国家高技术绿色材料发展中心,北京100081)摘要：使用草酸盐共沉淀法合成了LiNi 0.5Mn 0.5O 2,并研究了共沉淀时的pH 条件对终产物的结构、形貌及电化学性能的影响.采用X 射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了在pH 值为4.0、5.5、7.0和8.5时得到的共沉淀和终产物LiNi 0.5Mn 0.5O 2的结构和形貌.使用充放电实验研究了不同pH 条件下得到的LiNi 0.5Mn 0.5O 2的电化学性能.结果表明,pH 为7.0时,合成的材料颗粒更小、分布最均匀,材料具有良好的层状特征,且材料中锂镍的混排程度最小.电化学测试结果印证了pH 为7.0时合成的材料具有更好的电化学性能,在0.1C 的倍率下,材料的首次放电比容量达到了185mAh ·g -1,在循环20周后,放电比容量仍然保持在160mAh ·g -1.X 射线光电子能谱(XPS)测试结果表明,pH 为7.0时合成的LiNi 0.5Mn 0.5O 2中Ni 为+2价,Mn 为+4价.关键词：锂离子电池;正极材料;草酸盐共沉淀;LiNi 0.5Mn 0.5O 2;电化学性能中图分类号：O646Electrochemical Performance of LiNi 0.5Mn 0.5O 2as Cathode Material for Lithium -Ion Batteries Prepared by Oxalate Co -Precipitation MethodLU Hua -QuanWU FengSU Yue -Feng *LI NingCHEN ShiBAO Li -Ying(National Development Center of Hi -Tech Green Materials,School of Chemical Engineering &Environment,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,P.R.China )Abstract ：The oxalate co -precipitation method was used to synthesize LiNi 0.5Mn 0.5O 2.The effects of pH on the structure,morphology,and electrochemical performance of LiNi 0.5Mn 0.5O 2were investigated.The crystal structures and surface morphologies of the oxalate precursor and LiNi 0.5Mn 0.5O 2obtained at pH=4.0,5.5,7.0,8.5were characterized by X -ray diffraction (XRD)and scanning electron microscopy (SEM)methods.The electrochemical performance of LiNi 0.5Mn 0.5O 2was evaluated by galvanostatic charge/discharge tests.Results show that the LiNi 0.5Mn 0.5O 2obtained at pH=7.0has a smaller particle size,more uniform distribution,better layered characteristics and a smaller degree of cation mixing.Electrochemical tests confirmed that the sample obtained at pH =7.0had the best electrochemicalperformance.At 0.1C rate,its discharge capacity reached 185mAh·g -1at the first cycle and remained over 160mAh ·g -1after the 20th cycle.X -ray photoelectron spectroscopy (XPS)results indicated that the oxidation states of Ni and Mn in the LiNi 0.5Mn 0.5O 2obtained at pH=7.0were +2and +4,respectively.Key Words ：Lithium -ion battery;Cathode material;Oxalate co -precipitation;LiNi 0.5Mn 0.5O 2;Electrochemical performance自从1991年锂离子电池诞生以来,经过多年的快速发展,锂离子电池已经成为新一代高效便携式能源,广泛应用于无线电通讯、数码相机、笔记本电脑及空间技术等[1-3].在常用的正极材料中,LiCoO 251Acta Phys.-Chim.Sin.,2010Vol.26由于电压高,电化学性能稳定等优点仍然在市场上占据重要地位.然而由于Co资源的相对缺乏,导致其价格昂贵.另外LiCoO2比容量也偏低,只有140 mAh·g-1,其发展受到限制.随着3G(3rd generation)业务在我国全面开展,现有LiCoO2/C体系锂离子电池已经满足不了人们对电池的高容量、低成本的需求,因此寻找高容量的锂离子电池正极材料并有效降低生产成本成为摆在我们面前的重要课题.近年来,一种高容量的层状正极材料LiNi0.5Mn0.5O2引起广泛关注,与传统的LiCoO2相比,LiNi0.5Mn0.5O2正极材料具有一定的优越性.首先其比容量高,且其前驱体不含Co,因此具有资源丰富、价格便宜、污染少等优点,被认为是一种颇具应用前景的正极材料.但由于LiNiO2和LiMnO2相容性差,制备高电化学活性的LiNi0.5Mn0.5O2比较困难.使用固相法[4,5]、溶胶-凝胶法[6-8]等合成的LiNi0.5Mn0.5O2往往具有较大不可逆容量,且容量衰减严重.产生这些问题的主要原因是,这些方法合成的LiNi0.5Mn0.5O2材料中存在8%-12%的Li/Ni换位混排,而这种锂镍的混乱排列使得Li层间距减小,从而降低了Li离子的扩散速度,减少了LiNi0.5Mn0.5O2中可参与循环的Li离子的量,导致其容量、倍率性能和循环稳定性都有很大程度降低[9].Ohzuku等[10,11]利用Ni、Mn氢氧化物的结构相似性,使用共沉淀法得到Ni、Mn氢氧化物的固溶体,再混入锂盐高温处理成功合成了高电化学活性的LiNi0.5Mn0.5O2材料,此后氢氧化物共沉淀法也成为合成LiNi0.5Mn0.5O2最常用的方法.然而,锰(II)在碱性溶液中遇空气容易被氧化成锰(IV),使得合成的Ni、Mn氢氧化物的固溶体不够均匀,导致材料的层状结构中锂、镍的混排严重,影响其电化学性能[12],因此使用氢氧化物共沉淀法合成过程中常常需要使用氩气保护[13,14],使得合成过程复杂化不易控制.为了简化合成过程,避免使用惰性气体保护,本文使用了一种简单的方法———草酸盐共沉淀法,取代了氢氧化物共沉淀法来合成LiNi0.5Mn0.5O2.在获得草酸盐共沉淀时,可以将溶液的pH值控制在中性甚至偏酸性环境下,因此不用氩气保护也可以保证二价锰不被氧化,最后也得到均匀的镍锰草酸盐固溶体.由于草酸锰和草酸镍具有相同的结构特征,因此共沉淀形成的产物是镍锰的草酸盐共晶[15],其中的镍和锰达到了原子级的均匀分布,这使得合成的终产物LiNi0.5Mn0.5O2材料具有很高的电化学活性.本文研究了不同pH值条件下镍锰草酸盐共沉淀的形貌、结构,以及不同沉淀pH条件对最终产物LiNi0.5Mn0.5O2性能的影响,找出了最佳的合成pH条件.1实验部分1.1材料合成起始原料为LiNO3(分析纯,98%,北京化学试剂公司),Ni(NO3)2·6H2O(分析纯,98%,北京化工厂), Mn(NO3)2溶液(分析纯,50%,天津光复科技发展有限公司).(NH4)2C2O4·H2O(分析纯,99.5%,天津福晨化学试剂厂).把一定量的硝酸镍、硝酸锰的混合物(其中镍离子和锰离子的摩尔为1∶1)和草酸铵分别溶解在去离子水中.将草酸铵溶液与混合物溶液同时均匀地滴入不断搅拌的反应器中,使之混合反应直到两种溶液完全反应为止,生成了镍锰分布均匀的草酸盐沉淀.在反应过程中将溶液的pH分别控制在4.0,5.5, 7.0,8.5.将得到的沉淀用去离子水洗涤数次,过滤,烘干.将烘干的沉淀粉末在一定量的LiNO3中研磨均匀,在450℃下恒温预烧6h,使得草酸盐共沉淀和LiNO3完全分解为氧化物.将分解后得到的混合氧化物压成片状,使其充分接触,最后在800℃下煅烧12h得到结晶良好的LiNi0.5Mn0.5O2.1.2结构表征使用XRD(日本理学公司Dmax/2400)分析材料的结构,Cu靶Kα射线,靶电流40mA,靶电压40 kV,前驱体的扫描范围为10°-60°,终产物的扫描范围为10°-80°.用SEM(荷兰FEI公司Quanta600)观察颗粒的形貌.采用XPS(日本真空公司PHI Quan-tera)分析了材料中元素的化合价,用Al Kα辐射作为激发源(1486.6eV).1.3电池组装与电化学性能测试将正极材料、乙炔黑(日本DENKA生产)和聚偏氟乙烯(PVDF,有色金属研究总院)以质量比为75∶18∶7混合均匀,加入溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP),混合成浆状,调节至一定的粘度.将浆料均匀地涂抹于铝箔上,最后在120℃真空干燥12h,得到正极膜.负极用锂片,隔膜用Celgard2400,电解液为1.0mol·L-1LiPF6-EC(碳酸乙烯酯)+DEC(碳酸二乙酯)(体积比1∶1),在氩气气氛手套箱中组装试验纽扣电池.实验电池测试在Land测试充放电仪(武汉金诺公司)上进行.循环伏安实验采用电化学工作站CHI660C(上海辰华).52No.1卢华权等：草酸盐共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2及其电化学性能2结果与讨论2.1不同pH条件对共沉淀前驱体的结构与形貌的影响在共沉淀的反应中,沉淀时溶液的pH值是影响反应的一个重要因素.由于Ni和Mn在草酸盐体系中的沉淀速度、平衡溶度积各不相同,因此溶液的pH值在一定程度上影响了离子的混合均匀性,不同的pH条件对最后得到的沉淀的成分、结构以及形貌产生很大的影响.2.1.1XRD分析图1是在不同的pH(pH=4.0,5.5,7.0,8.5)条件下得到的镍锰草酸盐共沉淀的XRD图.由图1所示的XRD结果可以看出,当pH=4.0,5.5,7.0时,得到的镍锰草酸盐具有的相同的晶形,其衍射花样与Donkova等[15]得到的Ni x Mn1-x C2O4·2H2O的射花样一致,可判定得到的共沉淀是β-型的[Ni0.5Mn0.5]C2O4·2H2O,它是NiC2O4·2H2O和MnC2O4·2H2O的共晶物.而且当pH=7.0时的衍射峰强度比pH=4.0,5.5的衍射峰强度大,说明当pH=7.0时,晶体生长得更好.在草酸盐沉淀的β-型共晶[Ni0.5Mn0.5]C2O4·2H2O 中,镍和锰的分散可达到原子级,这对合成高电化学活性的终产物LiNi0.5Mn0.5O2非常有利.然而当pH 达到8.5时,相应衍射峰的强度很低,存在杂相峰,而且谱图中还有一系列小的弥散峰,表明样品结晶度很低,形成了一些无定形的杂相.2.1.2SEM分析图2是在不同的pH(pH=4.0,5.5,7.0,8.5)条件下得到的镍锰草酸盐共沉淀前驱体的扫描电镜照片.从图2可以看出,当pH≤7.0时,不同pH条件下的镍锰草酸盐共沉淀的形貌类似,沉淀的颗粒是边角分明的多面体.一次粒子的粒径在3-5μm之间,而这些一次粒子团聚组成较大无规则颗粒.当pH为8.5时,得到的沉淀的形貌与前三种有明显的区别,它的颗粒呈表面毛糙的球状,粒径在5μm左右,表明当pH在碱性范围时,沉淀的成分发生了变化,沉淀不再是镍锰草酸盐的共晶.2.2LiNi0.5Mn0.5O2的结构与形貌分析2.2.1LiNi0.5Mn0.5O2的XRD分析图3是使用不同pH条件下得到的前驱体合成的终产物LiNi0.5Mn0.5O2的XRD图谱,根据几条强衍射峰的d值,通过最小二乘法计算的晶胞参数列图1不同pH条件下草酸盐共沉淀前驱体的XRD谱图Fig.1XRD patterns of oxalate co-precipitation precursor obtained at different pH values 图2不同pH条件下草酸盐共沉淀前驱体的SEM图Fig.2SEM images of oxalate co-precipitationprecursor obtained at different pH values图3不同pH条件下合成的LiNi0.5Mn0.5O2样品的XRD谱图Fig.3XRD patterns of LiNi0.5Mn0.5O2samples synthesized at different pH valuespH=4.0pH=5.5pH=7.0pH=8.553Acta Phys.-Chim.Sin.,2010Vol.26于表1.从图3可以看出,使用不同pH 条件得到的前驱体合成的终产物LiNi 0.5Mn 0.5O 2衍射峰都可以标定为典型α-NaFeO 2层状结构,属于六方晶系,R -3m 空间群.另外,沉淀条件为pH=7.0的材料的衍射峰(006)/(102)及(108)/(110)具有明显的裂分,说明材料具有层状结构的典型特征.表1显示随着沉淀pH 的升高,终产物LiNi 0.5Mn 0.5O 2的晶胞参数c /a 比值逐渐提高.据报道[16],在层状材料中,c /a 值与层状结构晶胞中的内层间空间有关,c /a 的值越大,表明晶胞内层空间越大,锂离子具有更宽的嵌入和脱出的通道,因此电化学性能越好.I (003)/I (104)是影响材料电化学性能的另一个重要的数据.一般认为,I (003)/I (104)是由LiNi 0.5Mn 0.5O 2材料中Li +和Ni 2+换位的程度决定的,即I (003)/I (104)的值越大,Li +和Ni 2+换位的程度越小,因此电化学性能就越好[12,17].而pH 为7.0时得到的材料的I (003)/I (104)的值最大,说明这种条件下合成的材料,Li +和Ni 2+的混排程度小,预示着材料具有较好的电化学性能.2.2.2LiNi 0.5Mn 0.5O 2的SEM 分析由于材料的颗粒尺寸大小和表面形貌是影响材料电化学性能的重要因素,因此我们对使用不同pH 条件的前驱体合成的LiNi 0.5Mn 0.5O 2样品进行了扫描电镜表征.图4是其扫描电镜图,可以看出,pH=8.5条件下合成的终产物LiNi 0.5Mn 0.5O 2的颗粒尺寸最大,而且有较严重的团聚现象.而pH=7.0条件下得到的终产物的颗粒尺寸最小,且分散比较均匀.pH=4.0和5.5的材料颗粒尺寸和团聚程度介于前两者之间.较小的颗粒尺寸、均匀的分散和规则的形貌对于锂离子在层状结构中的嵌入和脱出是非常有利的,可以大大提高材料的电化学性能.可以看出,pH=7.0的材料形貌最利于锂离子的嵌入和脱出,理应具有较好的电化学性能.2.3电化学性能测试图5是样品电池在0.1C 的充放电倍率,2.5-4.5V 的电位窗口下测得的第1、5和10周的充放电曲线图.从图中可以看出,不同pH 条件下得到的终产物LiNi 0.5Mn 0.5O 2的首次充电比容量相差不大,都在210mAh ·g -1上下.然而首次放电比容量却出现了很大差别,pH=7.0条件下的材料首次放电比容量最高,达到了185mAh ·g -1,而pH=8.5的材料比容量最低仅有160mAh ·g -1.通过对比第5、10周的充放电曲线可以发现,pH 为7.0的材料第5、10周只有较小的容量衰减,而其他pH 条件得到的材料第10周的放电比容量相比首次放电比容量衰减了40mAh ·g -1pH a /nm c /nm c /a I (003)/I (104)4.00.2884 1.4188 4.9200.9825.50.2892 1.4228 4.920 1.0897.00.2899 1.4300 4.933 1.2648.50.28851.43154.9620.870表1不同pH 条件下合成的LiNi 0.5Mn 0.5O 2样品的晶胞参数和特征峰强度比Table 1Lattice parameters and ratio of characteristicpeak intensities of LiNi 0.5Mn 0.5O 2samples synthesized at different pH values 图4不同pH 条件下合成的LiNi 0.5Mn 0.5O 2样品的SEM 图Fig.4SEM images of LiNi 0.5Mn 0.5O 2samplessynthesized at different pH values图5不同pH 条件下合成的LiNi 0.5Mn 0.5O 2正极材料在2.5-4.5V 的电压范围内第1、5和10周的充放电曲线Fig.5Charge -discharge curves of the LiNi 0.5Mn 0.5O 2cathode material synthesized at different pH values at 1st,5th,and 10th cycles in the voltage range of 2.5-4.5V54No.1卢华权等：草酸盐共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2及其电化学性能以上.图6是使用不同的pH条件的前驱体合成的LiNi0.5Mn0.5O2的循环性能曲线.几种材料的比容量都随着循环次数的增加而衰减,其中pH为8.5时合成的材料衰减最为严重,其次是pH为4.0、5.5的, pH为7.0的材料在经过20周循环后容量仍然稳定在160mAh·g-1.通过循环稳定性的比较可以推断,随着沉淀时pH从酸性到中性,合成的材料的性能越来越好.而当pH由中性过渡到碱性时,材料的性能明显变差,这可能是由于沉淀时锰离子在碱性环境中被氧化导致前驱体中出现杂相,使得材料中镍锰的分布不均匀,最终合成的材料中Li+和Ni2+的混排严重所致.图7是样品电池在2.5-4.5V的电位窗口下扫描速率为0.1mV·s-1的条件下得到的循环伏安曲线,由图7可以看出,不同pH条件下合成的LiNi0.5Mn0.5O2的循环伏安曲线的形态比较相似,在3.87V附近出现氧化峰,在3.70V附近出现还原峰,与文献报道的相似[8,18],这一对氧化还原峰对应于Ni2+/Ni4+的氧化还原[19,20].有文献[21]报道,在层状材料中,Mn3+/Mn4+氧化还原点对出现在2.9V附近,4种样品的循环伏安曲线在3V的范围内没有氧化还原峰出现,说明Mn在电化学反应过程中始终保持+4价.表2列出不同pH条件下合成的LiNi0.5Mn0.5O2图6不同pH条件下合成的LiNi0.5Mn0.5O2正极材料在2.5-4.5V的范围内以0.1C的倍率充放电的循环性能曲线Fig.6Cycling performance of LiNi0.5Mn0.5O2cathode material synthesized at different pH values between2.5-4.5V at0.1C rate图7不同pH条件下合成的LiNi0.5Mn0.5O2正极材料在2.5-4.5V区间内以0.1mV·s-1的扫描速率下得到的循环伏安曲线Fig.7Cyclic voltammograms of LiNi0.5Mn0.5O2cathode material synthesized at different pH values in the voltage of2.5-4.5V at a scanning rate of0.1mV·s-1表2不同pH条件下合成的LiNi0.5Mn0.5O2正极材料的循环伏安数据Table2Cyclic voltammogram data of LiNi0.5Mn0.5O2 cathode material synthesized at different pH valuesφox:oxidation peak potential,φred:reduction peak potential,△φ:the differential potential betweenφox andφred图8pH=7.0条件下合成的LiNi0.5Mn0.5O2材料中Ni2p3/2(a)和Mn2p3/2(b)的XPS图谱Fig.8XPS spectra of Ni2p3/2(a)and Mn2p3/2(b)of LiNi0.5Mn0.5O2material obtained at pH=7.0pHφox/Vφred/V△φ/V4.0 3.909 3.6880.2215.5 3.867 3.7050.1627.0 3.856 3.7030.1538.5 3.872 3.7100.16255Acta Phys.-Chim.Sin.,2010Vol.26的氧化峰和还原峰的电位.由于氧化电位(φox)与还原电位(φred)的差值(△φ)可以反映材料的电化学可逆性,差值(△φ)越小,说明该材料的电化学可逆性与循环稳定性越好.通过表中的数据可以得出结论:在pH=7.0条件下得到的材料,具有较好的电化学可逆性和循环稳定性能.2.4LiNi0.5Mn0.5O2的元素XPS分析为了进一步验证材料中Ni和Mn的价态,对pH= 7.0时得到的LiNi0.5Mn0.5O2样品进行了XPS分析.图8为LiNi0.5Mn0.5O2材料中Mn2p3/2、Ni2p3/2的XPS谱图.由图8可以看到,在Ni的XPS谱图中,在854.6eV处有一个主峰,对应着Ni2p3/2的结合能,这个结果与文献报道的相符,可以确定产物LiNi0.5Mn0.5O2中的Ni为+2价[22].同样的,在Mn的XPS谱图中,在642.2eV处也有一个主峰,它对应的是Mn2p3/2的结合能,可以确定Mn为+4价[8].实验结果中没有出现+3价Ni和+3价Mn的峰,所以这两种元素都为单一价态.这与材料循环安伏曲线的分析结果一致.3结论使用草酸盐共沉淀法制备了[Ni0.5Mn0.5]C2O4·2H2O前驱体,后续与LiNO3混合成了锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2.对不同pH条件下沉淀时合成的草酸盐前驱体和终产物的形貌和结构进行表征,结果表明,pH为7.0时,合成的材料颗粒最小、分布更均匀,材料中锂镍的混排程度最小.电化学测试结果印证了pH为7.0时合成的材料具有更好的电化学性能;在0.1C的倍率下,LiNi0.5Mn0.5O2材料的首次放电比容量达到了185mAh·g-1,在循环20周后,放电比容量仍然保持在160mAh·g-1.循环伏安测试表明,材料具有较好的循环可逆性,适合作为一种正极材料用于制备高容量、低成本的锂离子电池.References1Broussely,M.J.Power Sources,1999,81:1372Broussely,M.J.Power Sources,1999,81:1403Tarascon,J.M.;Armand,M.Nature,2001,414:359.4Wu,Q.;Li,X.;Yan,M.;Jiang,mun.,2003, 5:8785Cushing,B.L.;Goodenough,J.B.Solid State Sci.,2002,4:1487 6Ghany,A.;Zaghib,K.;Gendron,F.;Mauger,A.;Julien,C.M.Electrochim.Acta,2007,52:40927Wang,X.;Zhou,F.;Zhao,X.;Zhang,Z.;Ji,M.;Tang,C.;Shen, 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UV_vis_H_2O_2_草酸铁络合物法光解难降解有机物的研究述评
继续教育文章编号:1002-1124(2001)05-0042-02 UV -vis/H 2O 2/草酸铁络合物法光解难降解有机物的研究述评张乃东[1,2] 郑威1(1 哈尔滨工业大学市政与环境工程学院 150090 21黑龙江大学化学化工学院 150080) 摘 要:UV -vis/H 2O 2/草酸铁络合物法是一种新的高级氧化技术。
该方法处理效果优于UV -vis/Fe 2+/H 2O 2法、T iO 2法和W O 3法等,具有良好的应用前景。
关键词:光降解;草酸铁络合物;Fenton 试剂;废水处理 中图分类号:X 703 文献标识码:AAdvances in Photo Degradation of Organic Pollutants in Contaminated W ater by UV -vis/H 2O 2/Ferrioxalate ComplexesZhang Naidong[1,2]Zheng Wei1(1 Department of Environmental Science and Engineering Harbin Institute of T echnology 15009021C ollege of Chem istry and Chem ical Engineering ,Hei long jiang University 150080) Abstract :UV -vis/H 2O 2/Ferrioxalate C om plexes process is a new kind of advanced oxidation technologies(AOTs ).This process has a much higher efficiency than do the UV -vis/Fe 2+/H 2O 2process 、T iO 2process and W O 3process.I t has bright prospect in the future.K eyw ords :Photo degradation ;Ferrioxalate com plexes ;Fenton ’s reagent ;Wastewater treatment收稿日期:2001-07-26作者简介:张乃东,男,哈尔滨工业大学市政环境工程学院博士后。
UV-vis／草酸铁络合物／H2O2法处理垃圾渗滤液的研究
Ｔ ｅｅ ｅ ｔｏ Ｈ ，ｆｎ ｏ ｅ ｇ ｎ ，ａ ｈ ｆ ｃ Ｐ ｆ ｅ ｔｎ ｒ ａ ｅ ｔ ｍｍｏ ｉｍ ｘ ｌｔ ｎ ｅ ｃｉｎ ｔ ｎ ｔ ｅ ｒｍｏ ａ ａ ｅ ｏ ＯＤｃ ｉ ｉ ｕ ｓ ｄ．Ｔｈ ｅ ｕｔ ｈ ｗ ｔ ａ ｎｕ ｏ ａａ ｅ ａ ｄ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｈ ￣ ｖ ｒｔ ｆ Ｃ ｏ ｍｅ ｌ ｒ ｓｄｓ ｓｅ ｃ ｅ ｒｓ ｌ ｓ ｏ ｈ ｔ ｓ
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关键词 ห้องสมุดไป่ตู้ｎｏ ｅｔ ｎ试剂 光助氧化
草酸合铁酸钾实验报告
草酸合铁酸钾实验报告一、实验目的1、了解草酸合铁酸钾的制备原理和方法。
2、掌握溶解、沉淀、过滤、蒸发、结晶等基本实验操作。
3、学会通过化学分析方法确定产物的组成。
二、实验原理草酸合铁酸钾，化学式为 K₃Fe(C₂O₄)₃·3H₂O，是一种绿色单斜晶体。
制备草酸合铁酸钾的主要反应为：（1) 氯化铁（FeCl₃）与草酸钾（K₂C₂O₄）反应生成草酸亚铁（FeC₂O₄）沉淀：FeCl₃＋ 3K₂C₂O₄＝ FeC₂O₄↓ ＋ 6KCl（2) 草酸亚铁在过氧化氢（H₂O₂）的作用下被氧化为草酸铁（Fe₂(C₂O₄)₃）：2FeC₂O₄＋ H₂O₂＋ 3K₂C₂O₄＋ H₂C₂O₄＝2K₃Fe(C₂O₄)₃＋ 2H₂O三、实验仪器和药品1、仪器电子天平、玻璃棒、烧杯、漏斗、滤纸、抽滤瓶、布氏漏斗、表面皿、蒸发皿、酒精灯、三脚架、石棉网、磁力搅拌器。
2、药品氯化铁（FeCl₃·6H₂O）、草酸钾（K₂C₂O₄·H₂O）、过氧化氢（3%）、盐酸（2mol/L）、乙醇。
四、实验步骤1、草酸亚铁的制备称取_____g 氯化铁（FeCl₃·6H₂O），用_____mL 蒸馏水溶解在小烧杯中，得到氯化铁溶液。
另称取_____g 草酸钾（K₂C₂O₄·H₂O），用_____mL 蒸馏水溶解在另一个小烧杯中，得到草酸钾溶液。
在磁力搅拌下，将草酸钾溶液缓慢滴加到氯化铁溶液中，产生黄色的草酸亚铁沉淀。
继续搅拌_____分钟，使反应充分进行。
然后静置，待沉淀完全后，进行过滤，用蒸馏水洗涤沉淀_____次，得到较纯净的草酸亚铁沉淀。
2、草酸合铁酸钾的合成将上述制得的草酸亚铁沉淀转移到小烧杯中，加入_____mL 蒸馏水，再滴加_____mL 3%的过氧化氢溶液，同时搅拌。
然后慢慢滴加_____mL 2mol/L 的盐酸，调节溶液的 pH 值为_____左右。
接着在_____℃的水浴中加热反应_____分钟，溶液逐渐变为翠绿色，表明草酸亚铁已被氧化为草酸铁。
以偏钛酸为钛源的化学共沉淀法制备钛酸钡粉体
ｔｒｏｎ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｓｔａｎｄａｒｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ
ｂａｒｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ，ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｅｒａｍｉｃ，ＰＴＣ，ｔ？－ＴｉＯ（ＯＨ）２
０前言
钛酸钡是一种典型的具有钙钛矿型结构的电子陶瓷材料， 具有高的介电常数，优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能，广泛应 用于多层陶瓷电容器、声纳、红外辐射探测、晶界陶瓷电容器、正 温度系数（Ｐ１ｒＣ）热敏陶瓷及其它各种敏感元件等［１］。随着各制 造领域对ＰＴＣ等材料需求量的不断增加，对其制备原料钛酸钡 的需求量，尤其是对“高纯、超细、完整四方晶型”钛酸钡的需求 量更是在不断增加。
万方数据
图３ ９５０℃煅烧后ＢａＴｉ（ｈ的ＳＥＭ照片 Ｆｉｇ．３ ＳＥＭ ｉｍａｇｅ ｏｆ ＢａＴｉＯ§ｓｍｔｅｒｅｄ ａｔ ９５０℃
以偏钛酸为钛源的化学共沉淀法制备钛酸钡粉体／邓昭平等
· １３５ ·
图３为样品在９５０℃恒温３．５ｈ的ＳＥＭ照片，其平均粒径 为０．３７ｐｒｏ，且所制样品粒度分布均匀，颗粒大多接近球形。
可以看出，温度的升高有利于粉体结晶度和纯度的提高，但 温度过高对粉体粒度的要求不利，实验发现在该工艺条件下，在 ９５０℃煅烧时，可以满足技术标准对粉体的要求。
２．５样品的成分分析
表ｌ为９５０。Ｃ煅烧时所合成的ＢａＴｉ０３粉体的Ｂａ／Ｔｉ摩尔 比和杂质质量分数。成分分析结果表明，该工艺制备的ＢａＴｉ０３ 粉体已达到２０００年实施的化工行业标准ＨＧ／Ｔ ３５８７《电子工 业用高纯钛酸钡》中规定的一等品钛酸钡粉体的要求。
Ｔｉｔａｎｉｕｍ ］ｉ－ＴｉＯ（ＯＨ）２ ａｓ ｔｈｅ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｏｆ Ｅｌｅｍｅｎｔ
ＤＥＮＧ Ｚｈａｏｐｉｎｇ ＬＩ Ｓｉｐｉｎｇ ＮＩ Ｓｈｉｊ ｕｎ
草酸盐沉淀法在制备粉体材料中的应用
草酸盐沉淀法在制备粉体材料中的应用X邬建辉,张传福,吴琳琳,湛菁(中南大学冶金科学与工程系,湖南长沙410083)=摘要>简述了草酸盐沉淀法的基本原理,全面概述了其在粉体材料制备中的应用,研究表明该法是一种极有前途的制备新型材料的方法。
=关键词>草酸盐;沉淀法;粉体材料Precipitation Oxalate Method andIts Application in Preparing Powder MaterialsWu Jian-hui,Zhang Zhuan-fu,Wu Lin-lin,Zhan Jing(Dep ar ment of Metallurgy Science and Engineer ing,Centr al South University,Changsha,H unan410083,China)Abstract The principle of oxalate precipitation w as described briefly.The application in preparing powders was review ed comprehensively.The research ind-i cated that the ox alate precipitation was a method of preparation new materials w ith v ast prospects.Keywords oxalate;precipitation;pow der material1序言沉淀法在湿化学方法制备粉体材料中是一种工艺简单、成本低廉、所得粉体性能良好的方法[1]。
根据沉淀方式的不同可分为:直接沉淀法、共沉淀法和均相沉淀法三种。
根据所用原料的不同又可分为:硝酸沉淀法、氯化物沉淀法、醇盐沉淀法及草酸盐沉淀法等。
本文对草酸盐沉淀法及在粉体材料制备中的应用加以综述。
UV_Vis_草酸铁络合物_H_2O_2体_省略_自由基的Fe_phen_3_2
第 5期
张乃东等 :
UV -
Vis -
草酸铁络合物 -
H2O2
体系产生羟自由基的Fe
(
phen
)
2 3
+
光度法测定
37
从标准电极电位 φ- 值的大小可看出 ,
·OH
能将 Fe
(
p
he
n
)
2 3
+
(橙红色)
氧化成
Fe
(
p
hen
)
3 3
+
(无色或蓝色) :Fe(phen
)
2 3
+
+
·OH + H + =
光度值 , 记为 A1 。 根据公式ΔA =ε·b ·ΔC , 可求出 ·OH 的生成量ΔC(ΔA = A0 - A1) 。
1. 2. 2 羟自由基清除率的测定 与 1. 2. 1 操作步骤不同之处是在调 p H 为 4 后 , 加入 ·OH 清除物
质 , 其余同上 , 测吸光度值 , 记为 A2 。 ·OH 清除率 ( R) 可按下式计算 :
解以至矿化 。 因此 , 研究 UV - Vis - 草酸铁络合物 - H2O2 体系中 ·OH 产生的规律 , 将对该法的实际 运行提供指导作用 。 ·OH 反应活性大 , 存在浓度低 , 所以选择其分析测试方法特别重要 。 目前 , 国内外报道了许多测定 ·OH 的方法 , 主要有 ESR 法 [ 2 ]、HPLC 法 [ 3 ]、化学发光法 [ 4 ] 等 , 这些方法由于
)
2 3
+
之间的作用情况 。 取
6份
100
mL 去离子水分别置于
500
菠菜中草酸的提取及含量测定实验报告
2010年11月实验小组成员：xxx（组长）xxxxxxxxx指导老师：xxx菠菜中草酸的提取及含量测定一、实验目的1．学会沉淀法提取操作，进一步熟悉过滤，离心，提取等操作，掌握均匀沉淀法的原理。
2．学习文献资料的查阅方法，学会制定实验方案，综合运用各种分析方法解决实际问题。
3．学习食品采样方法，综合分析菠菜中草酸的含量分布情况。
二、实验原理草酸是一种二元羧酸, 是植物体内普遍存在的一种组分, 在菠菜、苋菜、生菜等许多蔬菜作物体内都有较高的含量。
从环境毒理学和食品营养学角度看, 草酸在蔬菜作物可食部位的大量累积会影响到人类的身体健康。
本实验采用灵敏度较高的比色法测菠菜中草酸含量。
采用722型分光光度计法测定，Fe 在pH 值1.8 ～2.5 的KCl- HCl 缓冲液中与磺基水杨酸( SSAL) 和草酸均生成络合物,Fe3 + 和草酸的络合物能使Fe3+与磺基水杨酸的紫色络合物颜色变浅, 测定Fe3+的磺基水杨酸络合物的吸光度, 随着草酸量的增加而降低, 据此可计算出样品中草酸根的含量。
三、仪器与试剂仪器部分：榨汁机，722型分光光度计, 水浴锅，电子天平, 台秤, 100mL容量瓶3个, 250mL容量瓶4个，200mL烧杯2个，500mL烧杯2个，离心机及离心管，长颈漏斗，铁架台，滤纸。
试剂部分：新鲜菠菜，磺基水杨酸（分析纯）(s)，FeCl3 (s),草酸钠(s), KCl(s), 12mol/L 浓盐酸，0.5mol/L稀盐酸，去离子水, pH 试纸。
四、实验步骤（一）样品制备1．铁标准液的配制( 0.5 mg/ mL ) : 称取0 .4 g FeCl3于500mL 烧杯中, 加去250mL离子水溶解。
2．磺基水杨酸( SSAL) 的配制( 0 .5%)：称取0 .5 g 磺基水杨酸( 分析纯) 于100 mL 容量瓶中, 加水稀释至刻度。
3．草酸钠标准液的配制( 2 mg/ mL ) : 称取0 .2 000 g 草酸钠于200 mL 烧杯中, 加去离子水, 稍加热, 使其溶解, 移入100 mL 容量瓶用去离子水定容。
草酸盐共沉淀法制备Ce0.8Y0.2O1.9超细氧化物固溶体
草酸 盐沉淀 颗粒 的大 小 ， 主要 取 决 于核 的 生 成速 度
． ． ．
杨春娟 ， 如林 ， 董 陈智栋
（ 江苏工业学院 化 学工 程系，江苏 常州 ２３ ６ ） １ １４
摘
要： 实验采用草酸二 乙酯 、 ｅ Ｎ ３ ３・ Ｈ Ｏ、 Ｎ ３ ３・ Ｈ Ｏ为原 料 ， Ｃ （ Ｏ ） ６ ２ Ｙ（ Ｏ ） ６ ２ 以尿 素为 ｐ Ｈ值调 节剂 ，
． ．
Ａｂ ｔａ ｔ ｘ ａｅ ｓ ｌ ｏ ｕｉ ｎ Ｗａ ｂ ａｎ ｄ ｉ ｘ ｄ ａ ｕ ｏ ｓ ｓ ｌ ｔ ｎ ｓ ｓｅ ｏ ｉ ｔ ｙ ｘ ａｅ，ｃ ｒ ｍ ｓ ｒ ｃ ：Ｏ ａ ｔ ｏｉ ｓ ｌ ｔ Ｓ ｏ ｔｉ ｅ ａ ｍｉｅ ｑ ｅ ｕ ｏ ｕ ｉ ｙ ｔｍ ｆｄ ｅｈ ｌｏ ａ ｔ ｌ ｄ ｏ ｎ ｏ ｌ ｅｕ ｉ
Ｙ Ｎ ｈ ｎ— ｕ ａ Ｏ Ｇ Ｒ Ａ Ｇ Ｃ ｕ ｊ ｓ ，Ｄ Ｎ ｕ—ｌ ， Ｈ Ｎ ｈ —ｄ ｎ ｉ Ｃ Ｅ Ｇ Ｚ ｉ ｏｇ ｎ
（ ｅａｔ ｎ ｆＣ ｅ ｉａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ ＪａｇｕＰ ｌ ｅｈ ｉ Ｕ ｉ ｒｔ。Ｃ ａｇｈｕ２ ３ ６ ，Ｃ ｉａ Ｄ ｐｒ ｍｅｔ ｈ ｍｃｌ ｎ ｎｅ ｎ ， ｉ ｓ ｏｙ ｃｎｃ ｎｖ ｓｙ ｈ ｎｚｏ １ １４ ｈｎ ） ｏ ｉ ｉ ｎ ｔ ｅｉ
ｎ ｒｔ ａｄｙｒ ｍ ｎｒｔ ｗｔ ｒａａ Ｈ ａｊｓ ｒ ｙｈ ｍ ｇｎｕ ｒｃ ｉｔ ｎ． ｙｍａ ｒ ｉ ｅｔ ｈ ｏ ｇｃｌ ｉａ ｎ ｔｉ ｉａ ｉ ｕｅ ｐ ｄｕｔ ｏ ｏｅｏｓｐｅｉ ｔ ｉ Ｂ ｊ ｉ ｎ ｔ ｃｎ ｌ ｉ ｔ ｅ ｔｕ ｔ ｅ ｈ Ｓ ｅｂ ｐａｏ ｏｚ ｇ ｈ ｅ ｏ ａ
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实验2 草酸沉淀法制备钛酸钡超细粉体（设计实验）（一）实验目的
1. 掌握液相共沉淀法制备金属氧化物陶瓷粉体的原理与方法。
2. 熟悉草酸盐沉淀法制备钛酸钡超细粉体的方法与步骤。
（二）实验原理
钛酸钡(BaTiO3)是典型的铁电材料，是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一。
如可用作制备多层电容器(MLCC)、正温度系数(PTC)热敏电阻、压电陶瓷等。
钛酸钡一直是钛酸盐系列电子陶瓷元件的基础母材。
它具有高介电常数和低介电损耗的特点，有优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能，广泛地应用于制造陶瓷敏感元件，尤其是正温度系数热敏电阻(PTC)，多层陶瓷电容器（MLCC) ，热电元件，压电陶瓷，声纳、红外辐射探测元件，晶体陶瓷电容器，电光显示板，记忆材料，聚合物基复合材料以及涂层等。
[1]
目前制备超细钛酸钡粉体的方法从反应原料所处相态和制备工艺的角度可分为固相法、液相法和气相法。
其中固相法为传统制备方法，也是目前国内外工业化生产钛酸钡粉体的一种重要方法。
液相法(湿化学法)可以得到高纯、超细、粒度分布更窄的钛酸钡粉体。
其中草酸盐沉淀法和水热法已经应用于工业生产；而气相法发展缓慢，还不成熟，处于实验研究阶段。
[2]
草酸盐共沉淀法具有制备出的粉体粒径小、纯度高、原料来源广泛，过程简单，在前驱体的固液分离方面较容易等优点，目前研究和应用较多。
传统的草酸盐共沉淀法是将BaCl2、TiCl4的混合溶液以一定的速度滴入草酸溶液中，同时用NH3·H2O调节溶液的pH到一定范围，持续搅拌，待反应结束后，所得产物经陈化、洗涤、过滤、干燥和煅烧即获得BaTiO3粉体。
但是其中TiCl4的水解较难控制，同时反应过程中较多的Cl-存在，加大了洗涤的难度，另外，制备过程中随着钛酸钡粉体粒度的减小，其晶型逐渐偏离四方相。
[3]而且，在操作过程中操作条件的微小变化，如pH值等。
很容易造成产物Ba/Ti比的较大变动，不能保证其要求的化学组成。
[4]
对传统方法进行改进，利用TiCl4水溶液中，TiO22+与C2O42-在一定条件下形成TiO(C2O4) 2-络离子的特点，先形成络离子，再使它与Ba2+反应生成
BaTiO(C2O4)2·4H2O前驱体，然后经过滤、洗涤、干燥、煅烧得BaTiO3超细粉。
这样一个过程，较传统的草酸氧钛沉淀法，具有操作简单、操作条件的微小变化不会造成产物的Ba/Ti大的波动的优点。
生成BaTiO(C2O4)2·4H2O前驱体后灼烧，即可得到产品BaTiO3。
反应方程式如下：
TiO2+ + 2C2O42-→ TiO(C2O4)22-
TiO(C2O4)22- + Ba2+ +4H2O → BaTiO(C2O4)2·4H2O↓
BaTiO(C2O4)2·4H2O → BaTiO3 + 2CO2↑+ 2CO↑ +4H2O
为了实现上述思路，首先得分析形成草酸氧钛络离子的条件，在TiO22+—H2 C2O4体系中可能的主要反应式如下所示：
H2 C2O4 ＝H C2O4一+ H+lgK l =1.25
H C2O4一＝C2O42- + H+lgK2 = -4.27
TiO22+ + C2O42-＝TiO(C2O4)lgβ1=6.6
TiO(C2O4)+ C2O42-＝TiO(C2O4)22-lgβ2 =9.9
TiO22+ +20H＝TiO（OH）2lgK gp=-29
pH值对Ti4+的存在形态影响显著，如图1所示：
图1pH值对Ti4+存在形态的影响
由图可得，当pH值<1时，主要存在形式为TiO(C2O4)；当pH值在2～4之间，主要存在形式转化为TiO(C2O4)22-；当pH =3时，相对含量甚至接近100％，这就
使其很容易与Ba2+形成前驱体BaTiO(C2O4)2·4H2O；当pH值为7～9时，几乎全部转化为偏钛酸TiO(OH)2形式存在。
因此，草酸氧钛络合物的形成应选择pH值在3左右。
本实验将pH控制在2．5～3的范围。
如pH值过高，会有TiO(OH)2形成，不利于形成BaTiO(C2O4)2·4H2O前驱体。
（三）实验所需药品：
四氯化钛(TiCl4，AR)
氯化钡(BaCl2，AR)
草酸铵((NH4)2C2O4，AR)
氨水(NH3·H2O，AR)
乙酸钠(CH3COO Na，AR)
EDTA溶液
Zn2+标准溶液
二甲酚橙溶液[5]
（四）实验步骤：
1、TiCl4水溶液的配制
准确吸取2.5 mL分析纯TiCl4(体积分数为99 %) ，加入盛有15 mL乙醇的烧杯中，得到黄色澄清溶液，冷却后转入1000 mL 容量瓶中加水至刻度。
浓度控制在1.5～2.0 mol/L 之间，待用。
2、TiCl4水溶液的标定
取25 ml钛标准溶液,加入2 ml H2O2 (1 +1)，25 ml EDTA标准溶液，放置10 min后，加入25 ml 乙酸钠溶液，3～4滴二甲酚橙溶液，用氨水(1 + 1)调至溶液出现红色,再用盐酸(1 + 1)调至黄色，用锌标准溶液返滴定过量的EDTA ，记录消耗体积，重复标定三次，计算TiCl4的浓度。
[6]
3、络合生成TiO(C2O4)2 2-
取一定量的TiCl4(n(TiCl4)=0.004mol，m(TiCl4)=0.82g)溶液放入烧杯中，按实
际用量的2.5倍称取草酸铵3.05g并溶解，在搅拌条件下，将草酸铵溶液加入TiCl4溶液中，滴加NH3·H20，将pH调到2.5～3，搅拌反应10 min，以形成TiO(C2O4)22-络离子。
4、与Ba2+形成前驱体BaTiO(C2O4)2·4H2O
再称取适量BaCl2晶体(n(BaCl2)=0.004mol，m(BaCl2)=0.89g)于100ml的小烧杯中，加入适量水溶解，制成水溶液，在充分搅拌下，加入到TiO(C2O4) 2-溶液中，反应1 h生成BaTiO(C2O4)2·4H2O沉淀。
5、灼烧生成BaTiO3
待反应完全后，静置、过滤、洗涤至无氯离子(用AgNO3溶液检查)，在100～120℃温度下干燥，使用马弗炉在800度下煅烧1.5h，合成超细钛酸钡粉体。
[4]
6、钛酸钡的表征
（1）粉体中Ba/Ti比的测定
粉体中Ba/Ti比分析方法如下：Ba含量的测定采用BaSO4重量法，取少量BaTiO3(约0.1～0.2g) ，用20～30ml浓盐酸溶解至完全，得到清亮的溶液，然后在搅拌条件下，加入2ml硫酸溶液(1:15)，有白色沉淀产生，充分搅拌后置于60 ℃～70 ℃水浴中保温1小时。
冷却后用滤纸过滤，并用0.5 mol/l的稀硫酸冲洗滤纸，将滤纸及白色沉淀一起转移至恒重的瓷坩锅中，置于马弗炉中于400 ℃灰化3小时，再升温至800℃灼烧1小时。
冷却后称量得到BaSO4的质量，然后折算为Ba2+的物质的量；粉体中Ti含量的测定采用H2O2吸收光度法。
[7]
（2）粉体的相组成分析（X 射线衍射）
粉体的相组成由日本RIGAKU公司的D /MAX23B型X射线衍射仪测定完成, 辐射CuKα(01154060nm)；管压: 35kV；管流: 30mV；扫描速度为6°/min,扫描范围2θ为20～70°,使用Jade Plus软件对XRD数据进行分析。
（3）热重及差式扫描分析
采用法国SETARAM公司的热分析仪Labsys实验室系统进行热重及差式扫描热量分析对共沉淀前驱体进行热分析,实验中采用高纯Al2O3坩埚,升温速度为
10K/min,空气气氛,气体流动速度为30ml/min。
（4）观察样品的形貌
采用日本JSM- 5610LV扫描电子显微镜（SEM）对样品的形貌进行观察。
（5）紫外可见光确定浓度
采用北京瑞利分析仪器公司WFE800—D3B型紫外可见分光光度计测定确定被降解物浓度。
[3]
（五）注意事项:
1、TiCl4晶体极易水解，在空气中冒大量白烟，与水剧烈反应，产生大量热而使
溶液喷溅，故操作时应小心，避免烧伤。
2、由于Ti (Ⅳ)与EDTA的络合反应速率很慢，常使络合滴定产生较大误差。
可
在溶液中加入适量H2O2，可使滴定的准确度大大提升。
3、反应要注意在反应物Ba/Ti比为1：1.01。
煅烧温度800℃,时间为1.5 h，反应
物料充分混合的条件下，采用所提出的新工艺可制备出质量较理想的BaTiO3粉末。
参考文献
[1]张晓丽，王花丽.钛酸钡粉体的制备及研究进展.湿法冶金，2007.3
[2]陈早明，谢志鹏.超细钛酸钡粉体的制备方法. 2006.12
[3] 侯铁翠，李智慧等.改进草酸盐共沉淀法制备钛酸钡超细粉体的研究.航空材料学报， 2008.2
[4] 全学军，李大成.草酸络合物沉淀法制备钛酸钡超细粉的研究.四川大学学报(工程科学版)，2001.7
[5] 郭靖，胡日博等.TiCl4共沉淀法合成超细钛酸钡粉体. 四川有色金属，2004.3
[6] 燕青芝，杨飞宇，葛昌纯.钛酸钡粉体制备过程中钛和钡的化学分析方法研究. 冶金分析，2004.10
[7]严玉清，温玉刚. 钛酸钡纳米粉体的制备及表征.华北科技学院学报，2007.4。