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設備、數(shù)碼和AV設備的普及，干電池已經(jīng)成為一種必備的可移動電源。便攜的電子設備日益增加，促使電池種類層出不窮?，F(xiàn)在常見的電池有一次電池、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。進入二十一世紀以來，堿性鋅錳電池和鎳氫電池得到飛速發(fā)展，已經(jīng)在電池市場中占有相當大的份額。2005年中國的堿性鋅錳電池和鎳氫電池產(chǎn)量已經(jīng)超過20億只，并且每年在以20％的增長率增長。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24萬噸，二氧化錳28萬噸，銅2萬噸，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，不僅會造成資源的嚴重浪費，而且會污染環(huán)境和危害身體健康。所以對廢舊堿性鋅錳電池和鎳氫電池的回收進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。在實驗過程中，借助于XRD、IR、SEM、TEM、TG-DSC和VSM等技術(shù)，對制備過程進行跟蹤檢測并對納米晶鐵氧體的微觀結(jié)構(gòu)、形貌和磁性能進行表征。
　　通過研究表明: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:飽和磁化強度為60.586emu/g，剩余磁化強度為4.0104emu/g，矯頑力為41.786G。Cu2+、Ni2+、Cr3+、Pb2+的摻入不僅沒有改變Mn-Zn鐵氧體的尖晶石結(jié)構(gòu)，而且能提高Mn-

5、Zn鐵氧體的磁性能。其中Cu2+的摻入對其磁性能的提高最為明顯。
　　本文的創(chuàng)新點是:對溶膠-凝膠-水熱耦合法的工藝條件進行改進，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+的摻入對材料性能的影響。
　　本文在研究對廢舊電池再資源化的同時，還考慮利用廢舊電池中含量較少的銅、鎳、鉻、鉛等元素對錳鋅鐵氧體進行化學摻雜，不僅減少了廢舊電池再資源化中重金屬的處理