理化性質(zhì)磷酸鐵FePO4又稱為正磷酸鐵、磷酸高鐵(二價(jià)鐵離子為磷酸亞鐵),比重為2.74,自然界存在的FePO4又叫做藍(lán)鐵礦,F(xiàn)ePO4中鐵為三價(jià)鐵,以二水合物居多,除了硫酸之外它難溶于其他酸,幾乎不溶于水、醋酸、醇。是一種白色、灰白色單斜晶體粉末,為鐵鹽溶液和磷酸鈉作用的鹽,其中的鐵為正三價(jià)。具有無毒、成本低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)磷酸鐵有許多不同的結(jié)構(gòu),主要有異磷鐵錳礦、單斜、a—石英結(jié)構(gòu)、斜方和無定形等結(jié)構(gòu)。而具有異磷鐵錳礦的結(jié)構(gòu)的磷酸鐵是LiFePO4的脫鋰產(chǎn)物,兩者的結(jié)構(gòu)相似,都屬于正交晶系。單斜晶系磷鐵礦FePO4·2H2O的晶體結(jié)構(gòu),是由PO4四面體和FeO6八面體共享角形成三維框架結(jié)構(gòu),相對于三方品系這種結(jié)構(gòu)的FePO4·2H2O熱穩(wěn)定性較差。研究發(fā)現(xiàn)單斜晶系的FePO4·2H0的電化學(xué)性能要優(yōu)于三方品系,單斜晶系FePOa·2Hz0中由于Fe-O-Fe鍵的相互作用化合物表現(xiàn)出強(qiáng)烈的反磁性,其電化學(xué)性能和磁性都與它的結(jié)構(gòu)有關(guān)。應(yīng)用領(lǐng)域鐵器的使用,已延續(xù)千年,對于鐵鹽的全面利用則是工業(yè)革命以后的事。磷酸鐵經(jīng)過數(shù)年的開發(fā)與使用,其應(yīng)用領(lǐng)域士分廣泛,在催化劑、添加劑、電極材料合成原料等方面均有應(yīng)用。作為催化劑,納米級磷酸鐵可以作為催化劑是用,在脫氫氧化方面效果顯著,可以實(shí)現(xiàn)選擇性氧化催化,在有機(jī)合成領(lǐng)域顯示了其應(yīng)用潛力。作為添加劑,磷酸鐵可以作為水泥添加劑,也可以作為鐵質(zhì)強(qiáng)化劑。在氧化鎂水泥中加入磷酸鐵之后,可以得到鎂膠和水泥,該水泥具有良好的抗水性能。由于鐵是三價(jià)的,在空氣中不容易氧化,因此可以將FePO4添加到食品中,使食品可以長期儲存,并且也可以補(bǔ)充人體內(nèi)鐵元素,提高血紅蛋白負(fù)載氧氣的能力,避免缺鐵性貧血癥狀的發(fā)生。作為電極材料和原料,三價(jià)FePOa原料成本較低,來源又十分廣泛,并且具有適宜的電壓和較高的理論比容量,是很有前途的鋰離子電池陰極材料。但FePOa存在多種晶型,并且電化學(xué)活性不盡相同,若要獲得更高的比容量,縮小顆粒粒徑是一種行之有效的手段。FePOa作為電極材料是它在工業(yè)上的主要應(yīng)用。它是LiFePO4的脫鋰產(chǎn)物,所以可以作為該材料的前驅(qū)體合成原料。作為防銹顏料,磷酸鐵可以代替常用的有毒的紅丹(Pb3O4)、磷酸鋅[Zn3(PO4)2]、鉛鉻黃(PbCro及鋅鉻黃主要成分ZnCro4〉等材料,廣泛應(yīng)用于鋼鐵制品的防銹顏料。其防銹機(jī)理可以認(rèn)為是:二水磷酸鐵通過水解產(chǎn)生磷酸根離子與鋼鐵制品表面的三價(jià)鐵離子相互作用后形成了FePO4鈍化薄膜,避免了空氣和水分與鋼鐵制品表面直接接觸,從而達(dá)到了防銹目的。
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