四氧二铁酸钴 | 12052-28-7

• 物质功能分类: 无机化工 - 无机盐 - 金属氧化物酸盐、金属过氧化物酸盐
• 分子结构分类: 无机化合物 - 混合金属/非金属化合物 - 过渡金属有机体
• 中文名称: 四氧二铁酸钴
• 中文别名: 纳米铁酸钴
• 英文名称: Cobalt diiron tetraoxide
• 英文别名: cobalt(2+);iron(3+);oxygen(2-)
• CAS: 12052-28-7
• 化学式: Co2Fe2O5
• 分子量: 309.55
• InChiKey: XNGOCNMGDFPQTP-UHFFFAOYSA-N

物化性质

• 密度：
  5.3 g/cm3
• 溶解度：
  溶于热HCl
• 暴露限值：
  ACGIH: TWA 5 mg/m3OSHA: TWA 10 mg/m3; TWA 15 mg/m3; TWA 5 mg/m3NIOSH: IDLH 2500 mg/m3; TWA 5 mg/m3
• 稳定性/保质期：
  在常温常压下稳定，应避免光、明火和高温。 这是一种化学性质较为惰性的高熔点物质，尽管如此，它却能溶解于沸腾的盐酸中。其晶体结构属于立方尖晶石型，晶格常数为0.8388纳米，居里温度范围在496～515℃之间。

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -0.6
• 重原子数：
  9
• 可旋转键数：
  0
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.0
• 拓扑面积：
  5
• 氢给体数：
  0
• 氢受体数：
  5

安全信息

• TSCA：
  Yes
• 危险品标志：
  Xi
• 安全说明：
  S26
• 危险类别码：
  R36/37/38
• WGK Germany：
  3

制备方法与用途

应用

四氧二铁酸钴纳米粒子可用于锂离子电池。由于锂离子电池具备高能量密度、高输出电压、无记忆效应及无环境污染等优点，其应用范围日益广泛，不仅适用于各种便携式电子设备，在电动汽车动力电源和太阳能、风能等新能源的储能方面也展现出巨大潜力。

制备

一种四氧二铁酸钴纳米粒子及其制备方法包括以下步骤：将30~60mg氯化亚铁、5~10mg氯化钴、10~20mg聚丙烯酰胺和10~20mL去离子水加入到100mL圆底烧瓶中，搅拌均匀。随后，在磁力搅拌下，将30~60mL乙醇缓慢滴加至溶液中，并加入50~200μL 1M氢氧化钠水溶液，继续磁力搅拌1~2小时。完成后，以5000~9000rpm离心8~10分钟，所得固体在50~100°C下真空干燥8~12小时。将样品置于箱式炉中，在400~450℃下煅烧2~3小时，最终得到多层结构四氧二铁酸钴纳米粒子。该方法制备的多层结构四氧二铁酸钴纳米粒子具有良好的分散性、均匀的粒径和稳定的结构，并表现出优异的容量、循环性能及较长的使用寿命，在500次充放电后（电流密度1A/g），其容量仍保持在1000mAh/g以上。

生产方法

反应器配备有电磁搅拌器、冷凝管和分液漏斗的三颈瓶。首先，将0.0800mol铁粉和0.0400mol醋酸钴溶解于400mL醋酸溶液中（体积比1∶3）。通过氮气置换反应瓶内的空气，氮气经进气管进入瓶内并从冷凝管排出。在快速搅拌下逐步升温至沸点，使铁粉完全溶解。接下来，在搅拌条件下将15.6g的草酸（H2C2O4·H2O）溶解于100mL水中配制成溶液，并通过分液漏斗迅速加入沸腾的醋酸盐溶液中。最后用几毫升沸水清洗分液漏斗中的剩余物质，确保将其全部引入三颈瓶中生成草酸盐沉淀。

将此混合物继续加热搅拌10分钟后冷却，在整个操作过程中需通入氮气进行保护。然后在玻璃砂芯漏斗中分离沉淀，并用水洗涤后用丙酮干燥。最后，将所得到的草酸盐在充足空气下逐渐加热分解，加热温度约为600℃，所得产物为结晶性较差的极细粉末。将该产物置于铂皿中，在1000°C下灼烧即可获得理想的尖晶石结构产物CoFe2O4。