以廢舊電池為原料溶膠—凝膠—水熱耦合法制備摻雜鐵氧體的研究.pdf

1、隨著便式IT設(shè)備、數(shù)碼和AV設(shè)備的普及，干電池已經(jīng)成為一種必備的可移動(dòng)電源。便攜的電子設(shè)備日益增加，促使電池種類層出不窮。現(xiàn)在常見(jiàn)的電池有一次電池、充電電池等。一次性電池中的堿性鋅錳電池和充電電池中的鎳氫電池使用較為廣泛。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，堿性鋅錳電池和鎳氫電池得到飛速發(fā)展，已經(jīng)在電池市場(chǎng)中占有相當(dāng)大的份額。2005年中國(guó)的堿性鋅錳電池和鎳氫電池產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)20億只，并且每年在以20％的增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。與其他電池相同，這兩種電池也有它們的

2、使用壽命。生產(chǎn)堿性鋅錳電池每年消耗鋅24萬(wàn)噸，二氧化錳28萬(wàn)噸，銅2萬(wàn)噸，廢舊堿性鋅錳電池中含有大量鋅、錳、銅、鎳、鉻及其他重金屬;而每年廢舊鎳氫電池的質(zhì)量約為2.95×104t，其中含鎳4700t，鈷800t。如果不加回收，將其隨意丟棄到生活垃圾中，不僅會(huì)造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，而且會(huì)污染環(huán)境和危害身體健康。所以對(duì)廢舊堿性鋅錳電池和鎳氫電池的回收進(jìn)行研究是具有重要意義的。
　　本文以硫酸和雙氧水溶解的廢舊鎳氫電池溶液及以硝酸和雙氧水

3、溶解廢堿性鋅錳電池溶液為原料，分別采用溶膠-凝膠法和溶膠-凝膠-水熱耦合法制備了永磁材料鎳鈷鐵氧體及錳鋅鐵氧體和摻雜的錳鋅鐵氧體。并且采用微波消解法制備除了錳鋅鐵氧體，以期提高其磁性能。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，借助于XRD、IR、SEM、TEM、TG-DSC和VSM等技術(shù)，對(duì)制備過(guò)程進(jìn)行跟蹤檢測(cè)并對(duì)納米晶鐵氧體的微觀結(jié)構(gòu)、形貌和磁性能進(jìn)行表征。
　　通過(guò)研究表明:采用溶膠-凝膠法制備鎳鈷鐵氧體的適宜的工藝條件為:檸檬酸與金屬離子總量的摩爾比

4、為1∶1，溶液的pH=7，煅燒溫度為850℃，煅燒時(shí)間為3h。采用溶膠-凝膠-水熱耦合法制備了錳鋅鐵氧體的適宜的工藝條件為:檸檬酸與金屬離子的摩爾比為0.6∶1;溶膠的pH值為7;水熱溫度為240℃。在該條件下所制備的產(chǎn)品的磁性能參數(shù)為:飽和磁化強(qiáng)度為60.586emu/g，剩余磁化強(qiáng)度為4.0104emu/g，矯頑力為41.786G。Cu2+、Ni2+、Cr3+、Pb2+的摻入不僅沒(méi)有改變Mn-Zn鐵氧體的尖晶石結(jié)構(gòu)，而且能提高M(jìn)n-

5、Zn鐵氧體的磁性能。其中Cu2+的摻入對(duì)其磁性能的提高最為明顯。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)是:對(duì)溶膠-凝膠-水熱耦合法的工藝條件進(jìn)行改進(jìn)，制備出性能更好的錳鋅鐵氧體，并探討了不同的制備條件以及廢舊電池中的固有雜質(zhì)元素Cu2+、Ni2+、Cr3+、Pb2+的摻入對(duì)材料性能的影響。
　　本文在研究對(duì)廢舊電池再資源化的同時(shí)，還考慮利用廢舊電池中含量較少的銅、鎳、鉻、鉛等元素對(duì)錳鋅鐵氧體進(jìn)行化學(xué)摻雜，不僅減少了廢舊電池再資源化中重金屬的處理