氢氧化钴的合成及含量测定

背景及概述^[1][2]

氢氧化钴是浅红色六方晶系粉末，相对密度3.597，溶于酸及铵盐溶液，不溶于水和乙醇。与一些有机酸反应生成含钴肥皂，加热时易分解。在真空中加热于160℃失水成CoO。较活泼，在弱酸水溶液中也能反应形成盐，在氧存在时，迅速反应转变成高价状态。制法：一般用钴盐与碱金属氢氧化物反应，或以钴为阳极电解食盐水制得。用途：用于制钴盐原料，作涂料及清漆的干燥剂、蓄电池的饱和液、H₂O₂分解的催化剂等。

随着科技的发展，人们对高性能蓄电池的需求越来越高。目前，锂离子电池是新一代高能电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应、工作温度范围宽等众多优点而正极材料是锂离子电池的重要组成部分。LiCoO₂是唯一大规模商品化的正极材料，目前90%以上的商品化锂离子电池采用LiCoO₂作为正极材料。Co(OH)₂作为LiCoO₂生产的基本原料之一，在我国也得到了各有关企业的重视。随着国家新能源的振兴规划的出台，相信氢氧化钴将会有一个很大的市场。氢氧化钴有两种类型，一种是不稳定的α型氢氧化钴，其颜色是深绿色的，还有一种是比较稳定β氢氧化钴，其颜色是玫瑰红色的。根据市场情况，所售的大都是玫瑰红色的β氢氧化钴。

氢氧化钴为玫瑰红色粉末，不溶于水，溶于氨水，和酸反应生成相应的盐。主要应用于电池生产和其他钴化合物。氢氧化钴容易在空气中被氧化变成棕色的氢氧化高钴。

合成^[2]

按物质的质量比1:2.3称取的氯化钴和氢氧化钠，分别加一定量的水配成溶液，再往氯化钴溶液内加入一定量的络合剂，摇匀。在搅拌下，将氯化钴溶液与氢氧化钠溶液同时加入到反应容器中，控制加料速度和反应过程中的pH值，加完后，等颜色变成玫瑰红色后，加入一定量的抗氧化剂，以防止氢氧化钴被氧化成氢氧化高钴，再经过滤、洗涤、烘干、粉碎得氢氧化钴产品。

通过本项目的实施，得到的主要结论如下：

1）氯化钴和氢氧化钠按物质的量比1:2.3；

2）氯化钴的浓度为100g/L氢氧化钠浓度为70g/L；

3）氨水为本项目的络合剂，络合剂的加入量为10ml（40g氯化钴）；

4）采用并加法合成，合成时pH值控制在9-10；

5）加料速度不宜太快；

6）抗氧化剂加入量是 盐酸羟胺：Co≥1:32。

在优化出的较佳工艺条件下进行了多次重复性实验，实验的再现性良好。所得到产品的收率和纯度都达到了预期的目标。

含量测定^[2]

钴的检测方法主要有原子吸收光谱法（AAS）、亚硝基R盐可见光分光光度 法、Co（III）-EDTA-CPC三元配合物体系光度法、1-亚 硝基-2-萘酚沉淀重量法、电位滴定法。电位滴定法因具有检测速度快、干扰少、适于批量样品测定的特点受到广泛关注。

国家标准GB5124.3-1985和行业标准HG/T4506-2013分别 采用电位滴定法测定了硬质合金和工业氢氧化钴中的钴。张伟发现锰会干扰电位滴定法对钴的测定，先采用电位滴定法测定钴锰合量，再采用电感耦合等离子原子发射光谱法（ICP-AES）测得锰量，然后将二者结果相减得到样品中钴的含量， 最终建立了电位滴定法和ICP-AES相结合测定钴渣中钴的方法。粗制氢氧化钴中锰含量较高（质量分数达8%），因此，将电位滴定法应用于测定粗制氢氧化钴中钴时，需要考虑锰的干扰。

本文参照行业标准HG/T4506-2013用盐酸溶解样品后，加入磷酸和高氯酸冒烟10min，将锰（II）氧化为锰（III）后再用 氟化氢铵掩蔽锰（III）从而消除了锰对测定的干扰，最终实现了电位滴定法对粗制氢氧化钴中钴的测定。

实验机理：用盐酸溶解粗制氢氧化钴后，加入磷酸和高氯酸， 在设置电热板温度400℃下，冒烟10min。在含磷酸的溶液中用高氯酸将锰（II）氧化为锰（III）。因酸性溶液中，磷酸根和氟离子使锰（III）稳定，再加入氟化氢铵将锰（III）络合掩蔽。然后在氯化铵－柠檬酸铵－氨水混合溶液的氨性环境中，加入铁氰化钾标准溶液将钴（II）氧化为钴（III），过量的铁氰 化钾以钴标准滴定溶液返滴定至电位突跃终点，以此测得钴量。

主要参考资料

[1] 化合物词典

[2]龙长江,于金刚.一种氢氧化钴合成新工艺[J].硅谷,2011(18):28-29.

[3]黎承,和黄海,韦铭贵.铁氰化钾电位滴定法测定粗制氢氧化钴中钴[J].冶金分析,2018,38(06):61-65.