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磷酸铁的合成工艺详解--5

9、老化温度对硫杂质含量的影响:随着反应温度的增加,煅烧得到的样品中的硫杂质含量逐渐降低,众所周知,在制备磷酸铁的过程中,所用的原材料为硫酸亚铁,将不可避免的引入大量的 SO 4 2- ,因此分析产物硫杂质含量应该与原料转化率有关,随后将这几组实验的滤液进行 ICP 测试,测试其中铁和磷的含量,测试结果如表所示。反应老化过程中,两种元素含量下降明显,说明反应时,溶液当中的 PO 4 3- 把SO 4 2- 置换出来与 Fe 3+ 结合,从离子态转变成了难溶沉淀 FePO 4 ,而 SO 4 2- 被过滤。并且转化率随着反应温度的增加而增加,所以产物硫杂质含量减少。

 

10、老化温度对铁磷比的影响:铁磷比在反应温度 90℃达到最低 0.969,100℃达到最高 0.979,说明随着反应温度的增加,产物的铁磷比先减小后增加。温度 85-95℃为宜,主要由于低温反应时间过长效率低、高于 100℃反应器投资高,且 85-95℃铁磷比最低,说明磷转化效率高,降低原材料成本及废水处理成本。 

11、高温烧结工序

1)煅烧时间对形貌的影响

2)由图可看出,在不同煅烧时间条件下,磷酸铁样品的形貌均为片层团簇的形态,这说明煅烧时间基本不影响产品的片状团簇形貌特征。
3)综上所述,当煅烧时间为 4 h 以上时,制备的FePO 4 产品满足行业标准,从节能方面考虑,4 h为最佳煅烧时间
 
12、煅烧温度对形貌的影响

1)由于磷酸铁的比表面积受煅烧温度的影响较大。煅烧2h,其中还存在一些杂质峰,曲线毛刺较多噪音大,结晶度低。原因低温脱水只能脱去大部分游离态的水,其中还存在少量游离态水和结晶水,这将抑制晶体形成。

2)发现 500℃煅烧下,磷酸铁中还含有二水合磷酸铁的存在,证明了在较低的温度下(500℃)煅烧磷酸铁,难以使结晶水溢出晶格。

3)随着温度升高,550℃下开始出现各个峰型,FePO 4 的主峰强度增大,衍射峰变得更加尖锐,杂质峰完全消失,由原来的单斜晶系转变为六方晶系结构,空间群为 P3121(152)。550℃、600℃、650℃时样品的 XRD 图与 FePO 4 标准谱图(PDF NO.84-0876)十分吻合,此时无任何杂质峰。这表明,当温度上升时,FePO 4 在界面上或与其相邻的晶格中,持续地进行局域或定向结晶,使其晶体不断变大,趋于完美。


13、煅烧温度对粒径的影响

1)随温度的升高粒径逐渐偏大,温度 500℃时,粉末粒径主要分布在 2 μm 左右占比 8%,温度 550℃时,粉末粒径主要分布在 2.1 μm 左右占比 7%,温度 600℃时,粒径主要分布在 2.3 μm 左右占比为 6%,温度 650℃时,粒径主要分布在 2.2 μm 占比为 4.5%。

2)随着温度升高占比最高的粒径大小随之下降。随着温度升高磷酸铁粒径呈增长趋势,大粒径占比增加小粒径占比减小,总体平均粒径呈增长趋势。

3)产生这个结果的原因是前驱体在高温下分解生成的颗粒,其表面的原子非常活跃,易于使得颗粒表面的原子向临近的原子进行迁移,并与其相应的颗粒结合,形成了一个稳定的化学键,进而产生了永久的硬团聚,导致了球形粒颗粒的形态变化,颗粒直径开始增大。

14、煅烧温度对铁磷比的影响:500℃、550℃、600℃、650℃下煅烧得到的铁磷比并不随温度呈现规律性变化,FePO 4 的煅烧温度对铁磷比没有影响,并且满足制备 LiFePO 4 用 FePO 4 的性能指标。

15、煅烧温度对比表的影响

 

1)从比表面积结果来看,500℃至 650℃随着煅烧温度升高,同一种工艺下得到的磷酸铁的比表面呈现降低的趋势。

2)随着温度升高,产物的比表面积减小。在煅烧阶段,随着温度的上升,会使产物中的一次颗粒增大且致密。如果持续升温,就会形成缺氧型化合物,并且还会导致二次再结晶。

3)与此同时,材料的晶粒长大,比表面积变小,并且二水合磷酸铁在高温情况下会发生脱水反应,结合水脱去,发生膨胀,使得比表面积减小。因此产物 FePO 4 的比表面积随着煅烧温度的升高而减小。

发布时间:2024/9/5 11:37:10 查看:92次

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