氢氧化镉的制备及应用

发布日期:2020/1/10 8:10:46

背景及概述^[1][2]

氢氧化镉为白色三方系晶体或无定形粉末。溶于酸及铵盐溶液，难溶于水，不溶于苛性碱溶液。能从空气中吸收二氧化碳。略显酸性，能与15～17mol/L的氢氧化钠作用生成针状的四羟基络镉(Ⅱ)酸钠，但酸性远比氢氧化锌弱。制法：可用镉与过量的氢氧化钠作用而得，在pH=7.8时开始析出其沉淀，在较高pH时沉淀完全。目前，氢氧化镉的生产方法是先将镉盐溶解在水溶液中，再加入碱或氨水溶液反应而制得。但是该方法规模大、步骤多、废水产量多，导致生产废水处理成本增加，且生产的氢氧化镉作为镉镍碱性蓄电池负极活性物质使用时物质的利用率较低、衰减快、放电性能很差，不能满足碱性蓄电池发展的需要。

结构

制备^[2-3]

方法1：氢氧化镉的生产方法包括如下步骤：

a、按重量比1∶18～22取硫酸镍和氧化镉，加入适量水使硫酸镍和氧化镉反应；

b、搅拌至反应结束(反应物大部分变为白色，即可认为反应完全，一般情况下，搅拌30～40min反应即结束)，过滤、干燥、粉碎，得到蓄电池用氢氧化镉。

具体步骤如下：

(1)向反应槽内加入硫酸镍24kg、氧化镉500kg。

(2)加入1500L水温80℃的净化水，搅拌反应35min左右，反应物颜色大部分变为白色。

(3)将反应后的混合物倒入抽滤车中，开动真空泵，将水分抽去，然后将固体物放入烘干盘中，放入温度为110℃±5℃的烘箱中烘干，物质烘干至水分不大于2％。

(4)将物质粉碎过20目筛，即可得到蓄电池用氢氧化镉。

方法2：氢氧化镉纳米线的制备方法。

步：用丙酮对纯铜片进行超声波清洗；

第二步：清洗后的纯铜片置于装有苯与硝酸镉混合溶液的容器中；所述苯与硝酸镉混合溶液的组成为10mL苯∶50mL的0.1mol/L硝酸镉溶液；纯铜片与苯与硝酸镉混合溶液的比例关系为每100ml混合溶液加10cm2纯铜片；

第三步：向容器中慢慢加入0.5mol/L的氢氧化钠溶液，加入量为每100ml苯与硝酸镉混合溶液加10mL；

第四步：在室温下反应48小时后，取出沉淀，先用蒸馏水清洗，再用无水乙醇清洗，在空气中晾干后，即可得氢氧化镉纳米线。

应用^[3-5]

氢氧化镉作为一种重要的功能材料，具有独特的光学、光电子学和催化性能，在太阳能电池、电池阴极材料、传感器、透明电极、光学晶体管和二极管等领域有广泛的应用。氢氧化镉通常用作电极材料的添加物，一方面增加了镍/镉电池的放电容量，另一方面减少了电池本身的自放电。其应用举例如下：

1）制备一种石墨烯超滤膜。

所述的方法为：将氧化石墨烯在水中超声分散得到氧化石墨烯分散液，然后向所述的氧化石墨烯分散液中加入50wt％水合肼和28wt％氨水，反应得到部分还原的氧化石墨烯溶液；将四水合硝酸镉水溶液与六次甲基四胺水溶液置于高温反应釜中反应得到氢氧化镉纳米线；将所得氢氧化镉纳米线分散在水中得到氢氧化镉纳米线溶液，与所得部分还原的氧化石墨烯溶液混合均匀得到反应混合液B，将所述的反应混合液B在聚合物多孔微滤膜上进行真空抽滤，得到石墨烯超滤膜。本发明制备的石墨烯超滤膜膜片层间形成线状水流动通道，增大石墨烯膜的截留率，能够对有机污染物有效截留并得到较高水通量。

2）制备一种具有优异循环特性的镉负极，在填充活性材料时掺入的杂质，可通过热处理除去，而不会影响该方法的生产效率。

按照本发明，烧结的镉负极的制备方法包括以下步骤：活性材料的填充步骤，包括用基于氢氧化镉的活性材料对经烧结的镍基片进行填充，得到活性材料填充的电极板；加热步骤，包括加热活性材料填充的电极板，使至少一部分这样填充的基于氢氧化镉的活性材料转化为氧化镉；聚乙烯醇添加步骤，包括在加热步骤中向活性材料填充的电极板中加入聚乙烯醇；水合步骤，包括将加入了聚乙烯醇的经活性材料填充的电极板进行水合(即：包括将电极板浸渍在碱性溶液中使氧化镉转化为氢氧化镉的步骤)。　