[发明专利]一种尖晶石结构钴氧化物、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种尖晶石结构钴氧化物，其特征在于：所述尖晶石结构钴氧化物的化学式为Co_2.88O₄，其中钴元素的化合价为变价，包括Co²⁺、Co³⁺、Co⁴⁺三种价态共存。

2.根据权利要求1所述的尖晶石结构钴氧化物，其特征在于：所述尖晶石结构钴氧化物具有尖晶石结构；和/或，所述尖晶石结构钴氧化物被放大2000～20000倍时，为纳米杆状材料，直径为纳米级，优选为20～200nm，长度为1～10μm，优选为2～4μm；和/或，所述尖晶石结构钴氧化物被放大10万倍以上时，呈糖葫芦串状立体结构，所述糖葫芦串状立体结构由复数个椭圆形颗粒相连组成；优选的，所述椭圆形颗粒的长径为30～300nm，短径为25～40nm。

3.根据权利要求1所述的含碳尖晶石结构钴氧化物，其特征在于：所述尖晶石结构钴氧化物包含70～80wt％钴元素和18～28wt％氧元素；

和/或，所述尖晶石结构钴氧化物属于立方晶系，空间群为Fd3m(227)，晶胞参数为在进行X光衍射时，2θ角度分别为18.96，36.785，38.483，44.734，55.558，59.251，65.117，73.981，77.193的衍射峰分别来源于晶面(111)、(022)、(113)、(222)、(004)、(133)、(224)、(115)、(044)、(135)、(026)、(335)对于X光的衍射。

4.一种尖晶石结构钴氧化物的制备方法，其特征在于包括：

使包含可溶性钴盐、尿素和水的均匀混合反应体系进行低压水热反应；

将所述水热反应的反应产物于400～1100℃焙烧1～10h，获得尖晶石结构钴氧化物，所述尖晶石结构钴氧化物的化学式为Co_2.88O₄，其中钴元素的化合价为变价，包括Co²⁺、Co³⁺、Co⁴⁺三种价态共存。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述可溶性钴盐与尿素的摩尔比为1：2.8～14，优选为1：4～10，尤其优选为1：4～7。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述可溶性钴盐包括硝酸钴、硫酸钴、氯化钴、醋酸钴、柠檬酸钴、草酸钴、甲酸钴中的任意一种或两种以上的组合。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于具体包括：

将硝酸钴、尿素和水混合均匀，形成均匀混合反应体系；

在压力为0.07～0.5MPa的条件下，将所述均匀混合反应体系在灭菌锅或高压釜中以90～150℃进行水热反应1～10h，之后冷却至正常大气压；

将所述水热反应的反应产物进行过滤，洗涤，之后直接在400～1100℃焙烧1～10h，获得所述的尖晶石结构钴氧化物；

优选的，所述水热反应的温度为100～130℃，时间为3～5h；优选的，所述焙烧的温度为500～1000℃，时间为3～5h。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于具体包括：

将硫酸钴、氯化钴、醋酸钴、柠檬酸钴、草酸钴、甲酸钴中的任意一种或两种以上的组合、尿素和水混合均匀，形成均匀混合反应体系；

在压力为0.07～0.5MPa的条件下，将所述均匀混合反应体系在灭菌锅或高压釜中以90～150℃进行水热反应1～10h，之后冷却至正常大气压；

将所述水热反应的反应产物进行过滤，洗涤，之后直接在800～1100℃焙烧1～10h，获得所述的尖晶石结构钴氧化物；

优选的，所述焙烧的温度为800～1000℃，时间为3～5h。

9.由权利要求4-8中任一项所述方法制备的尖晶石结构钴氧化物。

10.权利要求1-3、9中任一项所述尖晶石结构钴氧化物于制备电池负极材料中的应用。