本文關(guān)鍵詞：以廢舊電池為原料制備鈷鎳鐵氧體的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《河南師范大學(xué)》 2015年

以廢舊電池為原料制備鈷鎳鐵氧體的研究

許會道  

【摘要】：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)及磁學(xué)原理,利用光譜學(xué)方法和顯微技術(shù),充分運(yùn)用化學(xué)工藝學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、結(jié)構(gòu)化學(xué)及環(huán)境工程等理論知識,研究了以廢舊鋰離子電池和鎳氫電池為原料制備高品質(zhì)磁性材料鈷鎳鐵氧體的制備過程,同時對所得產(chǎn)品的磁性能進(jìn)行了研究。在對廢舊鋰離子電池和廢舊鎳氫電池在硫酸體系中溶解條件進(jìn)行探索的同時,借助于Thermogravimetric Analysis/differential scanning calorimetry(TG/DSC)、X-ray diffraction(XRD)、Infrared Radiation(IR)、Scanning Electron Microscope(SEM)、Transmission Electron Microscope(TEM)、Vibrating Sample Magnetometer(VSM)等手段分別研究了水熱法、溶膠-凝膠法以及微波水熱法三種制備方法的影響因素,并考察了不同制備方法對產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)及磁性能的影響,從而確定了較為適宜的制備方法。并提出了干凝膠煅燒反應(yīng)的機(jī)理以及產(chǎn)品粒徑和磁性能的關(guān)系,初步認(rèn)識了產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)與其磁性能的關(guān)系。研究表明:1、廢舊鋰離子電池和廢舊鎳氫電池的正極材料在硫酸體系中的溶解率受到硫酸濃度、液固比、溶解時間、溶解溫度以及還原劑或氧化劑用量等多種因素的影響。廢舊鋰離子電池正極材料在硫酸中溶解的適宜條件為:硫酸濃度3mol/L,液固比13,反應(yīng)溫度65℃,雙氧水濃度3.5%,它們對正極材料溶解率的影響大小依次為H2O2濃度硫酸濃度反應(yīng)溫度液固比。廢舊鎳氫電池正極材料在硫酸中溶解的適宜條件為:硫酸濃度2.5mol/L,液固比11,反應(yīng)溫度65℃,雙氧水濃度3%,它們對正極材料溶解率的影響大小依次為H2O2濃度反應(yīng)溫度硫酸濃度液固比。2、以廢舊鋰離子電池和鎳氫電池為原料,采用水熱法可以制得具有尖晶石結(jié)構(gòu)的納米晶鈷鎳鐵氧體,制備過程受到共沉淀pH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間及是否加入添加劑等因素的影響,適宜的制備條件為反應(yīng)溶液pH=11,氫氧化鈉為沉淀劑,反應(yīng)時間為6小時,水熱溫度為160℃,并加入一定量的添加劑,在此條件下制得的產(chǎn)品粒徑在50nm左右,具有良好的磁性,飽和磁化強(qiáng)度(Ms)為54.04emu/g,剩余磁化強(qiáng)度(Mr)為ii19.41emu/g,矯頑力(hc)為1055.80g。3、以檸檬酸為凝膠劑采用溶膠凝膠法可以制得具有尖晶石型結(jié)構(gòu)的納米晶鈷鎳鐵氧體,適宜的制備條件為:檸檬酸和金屬離子的摩爾配比為1.0:1.0,ph值為7,煅燒溫度為650℃,煅燒時間為2h;產(chǎn)物的粒徑隨著煅燒溫度和煅燒時間的升高而逐漸變大,產(chǎn)物的飽和磁化強(qiáng)度,剩余磁化強(qiáng)度和矯頑力都隨著煅燒溫度的升高而增大。以酒石酸為凝膠劑采用溶膠凝膠法可以制得具有尖晶石型結(jié)構(gòu)的納米晶鈷鎳鐵氧體,適宜的制備條件為:酒石酸和金屬離子的摩爾配比為1.2:1.0,ph值為5.5,煅燒溫度為650℃,煅燒時間為2h。在此條件下所得鎳鈷鐵氧體的剩余磁化強(qiáng)度為25.07emu/g,矯頑力為1484.20g,飽和磁化強(qiáng)度為52.97emu/g;指出了干凝膠煅燒生成鈷鎳鐵氧體的機(jī)理,煅燒溫度影響鈷鎳鐵氧體磁性能的機(jī)理以及鈷鎳鐵氧體磁性能優(yōu)于傳統(tǒng)磁性材料鈷鐵氧體的原因。4、以廢舊鋰離子電池和鎳氫電池為原料,采用微波水熱法可以制得具有尖晶石結(jié)構(gòu)的納米晶鈷鎳鐵氧體,制備過程受到共沉淀ph值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間的影響,適宜的制備條件為:反應(yīng)溶液ph=10,氫氧化鈉為沉淀劑,反應(yīng)時間為1.5小時,水熱溫度為120℃,在此條件下制得的鈷鎳鐵氧體粒徑在30nm左右,具有良好的磁性,剩余磁化強(qiáng)度為16.31emu/g,矯頑力為681.80g,飽和磁化強(qiáng)度為67.13emu/g。我們采用微波水熱法制得的產(chǎn)品磁性能優(yōu)于其他學(xué)者報道的同類產(chǎn)品磁性能。5、通過溶膠凝膠法、水熱法和微波水熱法三種制備方法對鈷鎳鐵氧體的結(jié)晶度、形貌和磁性能的影響的對比研究發(fā)現(xiàn),微波水熱法所得產(chǎn)品的磁性能最好,水熱法次之,溶膠凝膠法較差。本研究的創(chuàng)新之處在于:對兩種電池即廢舊鋰離子電池和鎳氫電池進(jìn)行聯(lián)合回收,資源化的產(chǎn)物為鈷鎳鐵氧體,這是一種附加值很高的磁性材料,回收的過程也省去了繁瑣的分離過程,簡化生產(chǎn)工藝降低生產(chǎn)成本;提出了干凝膠煅燒生成鈷鎳鐵氧體的氧化還原機(jī)理以及高溫煅燒影響鈷鎳鐵氧體產(chǎn)品磁性能的機(jī)理,揭示了產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)與磁性能之間的關(guān)系,初步認(rèn)識了鈷鎳鐵氧體剩余磁化強(qiáng)度和矯頑力低于傳統(tǒng)磁性材料鈷鐵氧體的機(jī)理。本論文的研究不僅為廢鋰離子電池和鎳氫電池資源化的工業(yè)化生產(chǎn)提供了有益的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),而且為其它種類的廢舊電池的聯(lián)合回收資源化探索了新的途徑,具有較大的理論意義和良好的應(yīng)用前景,對于環(huán)境保護(hù)意義重大,必將產(chǎn)生良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O611.4;X705
【目錄】：

下載全文 更多同類文獻(xiàn)

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購買知網(wǎng)充值卡、在線充值、在線咨詢)

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 辛寶平;朱慶榮;李是珅;李麗;吳鋒;;生物淋濾溶出廢舊鋰離子電池中鈷的研究[J];北京理工大學(xué)學(xué)報;2007年06期

2 田玉明,黃平,冷叔炎,梁麗萍,Mihal Barladeanu;沉淀法的研究及其應(yīng)用現(xiàn)狀[J];材料導(dǎo)報;2000年02期

3 劉松明;李愛菊;王威強(qiáng);劉燕;邢曉偉;;超臨界法制備超微粉體技術(shù)[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報;2007年03期

4 陳黃鸝;羅發(fā);周萬城;朱冬梅;吳紅煥;;溶膠-凝膠法制備ZAO薄膜研究[J];稀有金屬材料與工程;2007年S1期

5 張熙;;磁性材料及器件國內(nèi)外市場情況[J];磁性材料及器件;1993年04期

6 王曉峰,孔祥華,趙增營;鋰離子電池中貴重金屬的回收[J];電池;2001年01期

7 閆景輝,張鳴,連洪州,葉澤人,石春山;微乳液體系相圖的研究及其在納米氟化物制備中的應(yīng)用[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報;2005年06期

8 應(yīng)皆榮,張國昀,姜長印,萬春榮;溶膠凝膠法制備尖晶石型LiMn_2O_4的研究現(xiàn)狀及展望[J];功能材料;2001年03期

9 陳祖耀,聶俊英;冷凍干燥法制備氧化物超細(xì)粉末及其在陶瓷材料中的應(yīng)用[J];硅酸鹽通報;1988年02期

10 周萬城,付恒志;溶膠凝膠法制備玻璃纖維[J];硅酸鹽通報;1990年04期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 高躍;水熱及微波水熱法合成超細(xì)納米TiO_2的研究[D];黑龍江大學(xué);2011年

2 于濤;納米晶鈷鐵氧體結(jié)構(gòu)和磁性能研究[D];吉林大學(xué);2008年

3 孫瑩;微波水熱法制備LiFePO_4電池陰極材料的研究[D];陜西科技大學(xué);2012年

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李大成,周大利,劉恒,陳朝珍,張萍;超微粉體的制備(五)[J];四川有色金屬;2000年02期

2 鄔建輝,張傳福,吳琳琳,湛菁;草酸鹽沉淀法在制備粉體材料中的應(yīng)用[J];四川有色金屬;2001年03期

3 趙俊飛;吳科能;;鋰離子電池?zé)o水電解質(zhì)鋰鹽的研究進(jìn)展[J];合肥師范學(xué)院學(xué)報;2011年03期

4 許獻(xiàn)云;水熱自控制合成ZnFeVO_4納米晶體[J];安徽化工;2005年04期

5 劉榮梅;馬桂林;丁玉潔;盧小軍;;納米(CeO_2)_(0.86)(Sm_2O_3)_(0.14)的形貌控制與表征[J];安徽工程科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年01期

6 張莉,褚道葆;酸度對偏鈦酸水熱法合成納米TiO_2的影響[J];安徽師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年01期

7 李慧;盧茜;吳子景;吳曉京;;無酸水熱法制備多孔硅及其PⅢ表面改性[J];半導(dǎo)體技術(shù);2008年06期

8 陳汝芬;納米CeO_2的制備方法及應(yīng)用研究進(jìn)展[J];微納電子技術(shù);2005年08期

9 劉光源;陳晶澤;;淺談手機(jī)廢舊電池的回收利用[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2005年06期

10 雷鋒斌;朱佳平;曹端林;;硝基三唑類衍生物的結(jié)構(gòu)和爆轟性能的理論研究[J];兵工學(xué)報;2011年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉秀華;鐘志京;孟丹;丁蘭嵐;;吸附-熱解吸-GC/MS法對蚊香煙霧中有機(jī)成分的分析[A];第六屆全國環(huán)境化學(xué)大會暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

2 徐祥寧;劉軍;陳彩風(fēng);陳萍;;水熱法制備NBBT無鉛壓電陶瓷粉體的研究[A];第三屆全國壓電和聲波理論及器件技術(shù)研討會論文集[C];2008年

3 高永揚(yáng);梁小平;王劍臣;呂超;岳雪梅;王小會;;功能纖維用納米CeO_2的制備方法及應(yīng)用[A];第六屆功能性紡織品及納米技術(shù)應(yīng)用研討會論文集[C];2006年

4 胡震;;模板法室溫制備納米CeO_2及其表征[A];2007高技術(shù)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會暨《材料導(dǎo)報》編委會年會論文集[C];2007年

5 秦紅蓮;唐致遠(yuǎn);馬莉;;LiV_3O_8正極材料的合成及電化學(xué)性能研究[A];第二十八屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

6 高劍;姜長印;應(yīng)皆榮;李建軍;萬春榮;;超細(xì)LiFePO_4/C正極材料的制備及性能研究[A];第二十八屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

7 張靜;黃可龍;趙裕鑫;;水熱法合成LiFePO_4及其電化學(xué)性能研究[A];第十二屆中國固態(tài)離子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

8 陳云霞;趙修建;何鑫;;溶膠-水熱法制備M_xO_y-TiO_2(M=In,Al,Zn)復(fù)合納米膜光陽極材料及其表征[A];中國硅酸鹽學(xué)會特種玻璃分會第三屆全國特種玻璃會議論文集[C];2007年

9 李娟;楊麗珍;陳強(qiáng);;制備工藝對鐵酸鈷納米顆粒大小的影響[A];第七屆全國表面工程學(xué)術(shù)會議暨第二屆表面工程青年學(xué)術(shù)論壇論文集（一）[C];2008年

10 雷霆;羅鳳蘭;唐光明;薄新維;;水熱法制備納米鎳鐵氧體[A];第四屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 高傳慧;堿式硫酸鎂晶須的合成及表面改性研究[D];中國海洋大學(xué);2010年

2 許彩虹;大豆球蛋白糖基化接枝改性及其熱聚集行為研究[D];華南理工大學(xué);2010年

3 章建華;新型溶劑高效吸收凈化高酸性石油天然氣技術(shù)開發(fā)研究[D];華東理工大學(xué);2011年

4 孫朝陽;基于超分子環(huán)糊精的共聚物合成及其包絡(luò)吸附性能研究[D];華東理工大學(xué);2011年

5 章江洪;電鍍鋅稀土轉(zhuǎn)化膜工藝及機(jī)理研究[D];昆明理工大學(xué);2010年

6 劉述忠;納米摻銻氧化錫（ATO）粉體制備及其漿料穩(wěn)定性[D];昆明理工大學(xué);2009年

7 單海霞;新型烷基咪唑離子液體的合成及應(yīng)用[D];江南大學(xué);2010年

8 相佳媛;鋰離子電池相變型負(fù)極材料銅、鎳系化合物的設(shè)計制備及改性研究[D];浙江大學(xué);2011年

9 李岳彬;硫化物半導(dǎo)體發(fā)光納米晶和稀土熒光納米顆粒的制備、表征及應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2011年

10 劉海霞;ZnO半導(dǎo)體材料的形貌、微結(jié)構(gòu)調(diào)控及其性能研究[D];山東大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 喻偉;免疫磁珠的制備及其初步應(yīng)用[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

2 李艷冰;二元稀土氟化物的控制合成及光學(xué)性能研究[D];安徽工程大學(xué);2010年

3 朱利文;常壓酸化法制備無水硫酸鈣晶須工藝研究[D];山東科技大學(xué);2010年

4 王正凱;YVO_4：Eu~（3+）納米熒光粉核/殼結(jié)構(gòu)的制備與性能研究[D];浙江理工大學(xué);2010年

5 李霄;過渡金屬氧化物、硫化物納米結(jié)構(gòu)的形貌控制及性能研究[D];浙江理工大學(xué);2010年

6 梅丹平;絲膠蛋白/磷酸鈣鹽復(fù)合材料的制備工藝研究[D];浙江理工大學(xué);2010年

7 徐樂;樹脂炭包覆微晶石墨作鋰離子電池負(fù)極材料研究[D];長沙理工大學(xué);2010年

8 魯統(tǒng)雷;NBT陶瓷粉體的水熱合成及其形貌影響因素的研究[D];中國海洋大學(xué);2010年

9 胡時光;聚陰離子型正極材料LiFePO_4/C、Li_2FeSiO_4/C的制備及電化學(xué)性能研究[D];湘潭大學(xué);2010年

10 鄧惠仁;納米錳氧化物的制備及其應(yīng)用研究[D];湘潭大學(xué);2010年

【二級參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王金忠,閆瑋,王新強(qiáng),殷景志,姜秀英,楊樹人,杜國同,高鼎三,R.P.H.Chang;XRD對ZnO薄膜生長條件和退火工藝的優(yōu)化[J];半導(dǎo)體光電;2001年03期

2 趙青;楊陽;孫永欣;王紹鋼;劉力;常愛民;;低溫微波水熱法制備氧化釔穩(wěn)定氧化鋯[J];微納電子技術(shù);2007年Z1期

3 唐開枚;陳立寶;林曉園;王太宏;;鋰離子電池正極材料納米LiFePO_4[J];微納電子技術(shù);2009年02期

4 周元俊;謝自力;張榮;劉斌;李弋;張曾;傅德頤;修向前;韓平;顧書林;鄭有炓;;薄膜材料研究中的XRD技術(shù)[J];微納電子技術(shù);2009年02期

5 姚超,吳鳳芹,林西平,汪信;納米技術(shù)與納米材料(Ⅸ)——納米TiO_2的液相合成[J];日用化學(xué)工業(yè);2004年03期

6 楊輝,申乾宏,高基偉;TiO_2-PEDT/PSS雙層復(fù)合膜的制備及其光催化性能[J];催化學(xué)報;2005年10期

7 張欣;唐致遠(yuǎn);滕國鵬;李中延;;鋰離子電池LiFePO_4新型合成方法及改性研究[J];材料導(dǎo)報;2008年S1期

8 梁麗萍,侯相林,吳東;超臨界CO_2流體干燥合成ZrO_2氣凝膠及其表征[J];材料科學(xué)與工藝;2005年05期

9 董相廷,閆景輝,于薇;水熱晶化法制備CeO_2納米晶[J];稀有金屬材料與工程;2002年04期

10 陳桂華;楊輝;梁華定;葛昌華;;鈦醇鹽水解-沉淀法制備納米二氧化鈦粉體(英文)[J];稀有金屬材料與工程;2010年S2期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 潘芳芳;鋰離子電池正極材料LiFePO_4的合成、改性以及界面研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蘭亞超;鋰離子電池LiFePO_4/C正極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D];河南大學(xué);2011年

2 黃承煥;金屬硫化物和氧化物的微波合成及性能研究[D];中南大學(xué);2005年

3 張靜;LiFePO_4化合物的水熱合成、改性及電化學(xué)性能研究[D];中南大學(xué);2005年

4 潘思仲;層狀LiNiO_2正極材料的改性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

5 胡潔梓;水熱合成鋰離子電池正極材料LiFePO_4的改性研究[D];浙江大學(xué);2008年

6 曾志亮;微波合成LiFePO_4正極材料及其改性研究[D];武漢理工大學(xué);2008年

7 石建;微波加熱合成La_（1-x）Sr_xMnO_3的結(jié)構(gòu)與性能研究[D];天津大學(xué);2008年

8 趙新生;水熱法制備鋰離子電池正極材料LiFePO_4[D];天津大學(xué);2008年

9 張博濤;微波高溫自動控制系統(tǒng)[D];電子科技大學(xué);2009年

10 呂敏;VO_2（M）納米粉末的制備與電化學(xué)性能研究[D];蘇州大學(xué);2010年

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙海濤;張罡;馬瑞廷;李喜坤;;鎳鐵氧體/聚苯胺復(fù)合材料的制備及其性能[J];中國有色金屬學(xué)報;2011年04期

2 付真金;廖其龍;盧忠遠(yuǎn);唐純培;;流變相-前驅(qū)物法制備納米鎳鐵氧體粉末[J];精細(xì)化工;2007年03期

3 趙海濤;張罡;馬瑞廷;;空心微珠表面鎳鐵氧體包覆層的制備及微波吸收性能[J];沈陽理工大學(xué)學(xué)報;2008年05期

4 趙海濤;孫旭東;馬瑞廷;張罡;;玻璃微珠表面鎳鐵氧體包覆層的制備和性能[J];硅酸鹽學(xué)報;2008年12期

5 梁英豪;制氫的一種新方法[J];中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考;1995年06期

6 張晏清;邱琴;張雄;;納米鈷、鎳鐵氧體的制備與吸波性能[J];磁性材料及器件;2009年05期

7 陳海峰;吳雪;李良超;周琰;范蓓;丁艷;;鎳鐵氧體/碳納米管復(fù)合材料的制備及其對染料廢水的吸附性能[J];無機(jī)化學(xué)學(xué)報;2014年02期

8 仇海珍;李良超;徐烽;劉徽;王育萍;;鋅錳鎳鐵氧體納米粉體的制備與磁性[J];中國有色金屬學(xué)報;2008年06期

9 范祎;;鎳鐵氧體與聚苯胺的原位復(fù)合及電性能研究[J];沈陽理工大學(xué)學(xué)報;2011年01期

10 黃少文;胡雋;鄧敏;唐明述;;鎳鐵氧體插層膨脹石墨水泥基材料的電磁屏蔽性能[J];功能材料;2014年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李良超;周享春;郝仕油;呂天喜;;釤摻雜鎳鐵氧體納米粉體的制備及表征[A];中國化學(xué)會2005年中西部十五�。▍^(qū)）、市無機(jī)化學(xué)化工學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 許會道;以廢舊電池為原料制備鈷鎳鐵氧體的研究[D];河南師范大學(xué);2015年

2 趙海濤;納米鎳鐵氧體及其復(fù)合材料的制備及電磁微波吸收性能研究[D];東北大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 仇海珍;聚取代苯胺及其與鋅錳鎳鐵氧體復(fù)合物的制備及電磁性質(zhì)研究[D];浙江師范大學(xué);2009年

2 沈漪;鎳鐵氧體及聚糠醛/鎳鐵氧體納米磁性復(fù)合材料的制備及其表征[D];西北師范大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：以廢舊電池為原料制備鈷鎳鐵氧體的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：162936