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氧化鈷
一種鈷的氧化物
氧化鈷粉末
氧化鈷（Cobalt(II) oxide）是具有特殊性質(zhì)的無機(jī)化合物，是一種鈷的氧化物，別名一氧化鈷，化學(xué)式為CoO，外觀呈灰色至黑色粉末，其摩爾質(zhì)量為74.933 g/mol，密度為5.7-6.7 g/cm3。氧化鈷不溶于水、乙醇、氨水，溶于酸和強(qiáng)堿溶液。氧化鈷在空氣中會吸收氧氣變成棕色，最后轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏荒芘c氫氣、一氧化碳及酸等反應(yīng)。
基本信息
中文名
氧化鈷
英文名
Cobalt(II) oxide
別名
一氧化鈷
拼音
yǎng huà gǔ
CAS號
1307-96-6
性質(zhì)
化學(xué)式
CoO
結(jié)構(gòu)式
摩爾質(zhì)量
74.933 g/mol
外觀
灰色至黑色粉末
密度
5.7-6.7 g/cm3
熔點(diǎn)
1935 ℃
溶解性
不溶于水、乙醇、氨水，能溶于酸和堿金屬氫氧化物溶液
危險性
警示術(shù)語
R:22-43-50/53
安全術(shù)語
S:24-37-60-61
氧化鈷對人體健康可能會造成如過敏、呼吸困難等危害。它主要用作制取金屬鈷的原料，是高度不溶性的熱穩(wěn)定鈷源。在工業(yè)制造領(lǐng)域中還是一種重要的無機(jī)功能粉體材料。它還可以用于制造多種高端的金屬材料、陶瓷、涂料、醫(yī)療器械、航空材料、催化劑等。
分子結(jié)構(gòu)
氧化鈷有兩種晶體結(jié)構(gòu)。最常見的是立方巖鹽（periclase）晶體結(jié)構(gòu)，空間群為Fm-3m，溫度為27 ℃時，由Co2?離子形成八面體配位結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)如下圖所示：
氧化鈷Fm-3m晶體結(jié)構(gòu)
在18 ℃下，氧化鈷為具有反鐵磁性的單斜C12/m1晶體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)如下圖所示：
氧化鈷C12/m1晶體結(jié)構(gòu)
物理性質(zhì)
氧化鈷是一種無機(jī)化合物，外觀呈灰色至黑色粉末。它不溶于水、乙醇、氨水，溶于酸和強(qiáng)堿溶液。其摩爾質(zhì)量為74.933 g/mol，密度為5.7-6.7 g/cm3，熔點(diǎn)為1935 °C。
化學(xué)性質(zhì)
還原反應(yīng)
氧化鈷易被一氧化碳還原，生成金屬鈷和二氧化碳。反應(yīng)方程式如下：
高溫下，氧化鈷可以與氫氣反應(yīng)生成金屬鈷和水。反應(yīng)方程式如下：
氧化鈷亦可被鉀、鈉或碳等還原成金屬鈷。
氧化反應(yīng)
氧化鈷可被硝酸氧化成四氧化三鈷。氧化鈷常溫下易吸收空氣中的氧，隨著氧氣濃度的增多顏色會逐漸變棕，最后變?yōu)楹谏Ｈ粼诩訜釛l件下與氧氣反應(yīng)則轉(zhuǎn)化為四氧化三鈷。反應(yīng)方程式如下：
與酸反應(yīng)
氧化鈷易溶于酸，與酸反應(yīng)生成對應(yīng)的鹽溶液和水。反應(yīng)方程式如下：
制備方法
金屬鈷法
金屬鈷法制備氧化鈷流程圖
鈷氨絡(luò)合物分解法
首先制取三價鈷氨絡(luò)合物，將氯化鈷溶于水中，加氯化銨、純氨水。加熱蒸發(fā)，加氨水使其呈堿性。水浴加熱，慢慢加入鹽酸使溶液變?yōu)槊黠@的青蓮色；再在沸水浴中加熱，趁熱過濾，洗出玫瑰色的沉淀物，吸濾。對得到的三價鈷氨絡(luò)合物進(jìn)行重結(jié)晶。然后在馬弗爐內(nèi)灼燒產(chǎn)品，得到灰綠色粉末氧化鈷。最后反復(fù)用水洗滌，進(jìn)一步提高產(chǎn)物氧化鈷的純度。
鈷氨絡(luò)合物分解法制備氧化鈷流程圖
大洋多金屬結(jié)核反萃法
利用大洋多金屬結(jié)核熔煉-銹蝕-萃取工藝中所得到的反萃鈷溶液凈化除雜并制備氧化鈷 。采用化學(xué)沉淀法除雜，依次沉淀除去銅、鎳、錳。首先，利用硫化鈉沉淀除銅，將 pH值控制在一定范圍內(nèi)，銅以硫化物的形式沉淀出來。得到的濾液用Co粉置換 Ni2?，生成Ni渣。但由于鈷、鎳在水溶液中的電極電勢比較接近，所以溶液中Ni2?并沒有被全部還原。剩余的Ni2?用硫磺粉、Na?S沉淀。得到含有Co2?、Mn2?離子的濾液，向其中加入KMnO?，可使Co2?、Mn2?氧化沉淀。濾液用草酸溶液沉淀，得到的沉淀經(jīng)過煅燒獲得產(chǎn)物氧化鈷。鈷反萃液凈化除雜工藝流程如下圖所示：
大洋多金屬結(jié)核反萃法制備氧化鈷流程圖
含鈷水相制取法
可以以含鈷水相為原料制取氧化鈷。采用氧化中和法除鐵，能有效地除去含鈷水相液中的鐵，同時其中的鉛也能被大部分除去。而溶液中的鈷離子在除鐵過程中損失極少。含鈷水相經(jīng)除鐵后，溶液中還含有較高含量的的鈣、鎂，可以加入過量NaF從而除去鈣、鎂。之后將濾液用草酸銨或草酸沉鈷制得草酸鈷。經(jīng)磨細(xì)和篩分處理，可得到純度較高的高純草酸鈷，再通過煅燒即可獲得氧化鈷。工藝流程如下圖所示：
含鈷水相制取法制備氧化鈷流程圖
檢測方法
熱分析法
氧化鈷可以通過加熱法檢測。將氧化鈷加熱至900 ℃時，會生成四氧化三鈷，可以觀察到顏色由橄欖綠色或灰色變?yōu)楹谏?/span>
化學(xué)分析法
氧化鈷可以通過化學(xué)分析法檢測。利用其與鹽酸的反應(yīng)，可以將一份氧化鈷CoO的樣品溶解在鹽酸中，并觀察是否形成了紅粉色的氯化鈷溶液。也可以繼續(xù)向氯化鈷溶液中加入水，并觀察是否形成了藍(lán)色的水合氯化鈷沉淀。反應(yīng)原理如下：
應(yīng)用領(lǐng)域
工業(yè)領(lǐng)域
金屬冶煉領(lǐng)域
氧化鈷是一種具有重要工業(yè)價值的無機(jī)化合物，它主要用作制取金屬鈷的原料。它也可以用于制造多種高端的金屬材料。例如，氧化鈷可以作為合金添加劑，與鋼鐵混合，增強(qiáng)其強(qiáng)度、耐磨性和耐高溫性。這樣就可以制造出硬質(zhì)鋼、耐熱鋼等適用于各種工程項目的材料。另外，氧化鈷還可以用于制造永磁鋼，這是一種具有高導(dǎo)磁性和高保持力的特殊材料。
化工制造領(lǐng)域
氧化鈷是一種具有廣泛化工應(yīng)用的無機(jī)化合物，它可以作為各種重要的催化劑，參與多種化學(xué)反應(yīng)和工藝。例如，氧化鈷可以用于制造合成硝酸，這是一種常用的強(qiáng)氧化劑和爆炸物原料。氧化鈷還可以用于制造合成汽油，這是一種通過將天然氣或煤轉(zhuǎn)化為液體燃料的技術(shù)。此外，氧化鈷還可以用于油類的氫化和裂化過程，提高油品的質(zhì)量和利用率。氧化鈷還可以用做油漆的催干劑，加速油漆的干燥和固化。氧化鈷還可以用于其他有機(jī)合成工業(yè)，促進(jìn)各種有機(jī)物質(zhì)的生成和轉(zhuǎn)換。
涂料及陶瓷生產(chǎn)領(lǐng)域
氧化鈷是一種廣泛應(yīng)用于涂料工業(yè)領(lǐng)域的無機(jī)材料。氧化鈷可以通過不同的合成方法和摻雜元素，制造出多種不同的顏色，如藍(lán)色、綠色、紅色、黃色和紫色等。這些顏料可以用于油漆、油墨、塑料、橡膠等各種涂層材料中，提高其美觀性和耐久性。
氧化鈷還是一種具有特殊性質(zhì)的化合物，它在水溶液中幾乎不溶解，而且非常穩(wěn)定，不易被還原或氧化。它還可以作為各種玻璃和瓷器等的著色劑或添加劑，提高其美觀性和質(zhì)量。這些特點(diǎn)使得它們在陶瓷領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。它可以賦予陶瓷制品深淺不同的藍(lán)色調(diào)。氧化鈷還可以改善釉料的物理和化學(xué)性能，增強(qiáng)其抗腐蝕、抗磨損和抗溫差的能力。
電化學(xué)領(lǐng)域
氧化鈷納米棒最外層表面的應(yīng)變工程可以把它們變成高效的氫氣進(jìn)行反應(yīng)的電催化劑。它拉伸應(yīng)變強(qiáng)烈地耦合了氧化鈷（II）表面的原子、電子結(jié)構(gòu)特性和活性，從而產(chǎn)生了大量的氧空位，促進(jìn)了水的解離，并微調(diào)了電子結(jié)構(gòu)，使氫的吸附力向最佳區(qū)域減弱。
醫(yī)藥領(lǐng)域
氧化鈷是一種重要的醫(yī)藥領(lǐng)域的原料，它可以通過中子俘獲反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榉派湫酝凰?/span>鈷-60（??Co）。鈷-60是一種強(qiáng)大的伽馬射線發(fā)射體，它可以用于醫(yī)學(xué)診斷和治療，如X光機(jī)、CT機(jī)、放射性治療儀等。
氧化鈷也是一種具有多種用途的化合物，它在醫(yī)學(xué)和獸醫(yī)領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。首先，鈷是人體必需的微量元素之一，氧化鈷可以作為一種營養(yǎng)補(bǔ)充劑，提高人體對鈷的攝入和利用。最后，氧化鈷也可以用作獸藥，在牲畜飼料中添加少量的氧化鈷，可以預(yù)防或治療由于缺乏鈷而引起的毛發(fā)無光、消化不良、食欲不振、生長遲緩等問題。
材料科學(xué)領(lǐng)域
氧化鈷是一種重要的無機(jī)功能粉體材料。它作為一種單氧化態(tài)的氧化鈷，不僅具有高于Co?O?的理論比電容，而且還具有優(yōu)良的導(dǎo)電性。廣泛應(yīng)用于熱敏電阻、壓敏電阻、非線性電壓電阻器的制造中。因此，它既可以作為超級電容器的高性能電極材料，也可以作為導(dǎo)電劑降低Ni-H電池中氫氧化鎳的電阻。
氧化鈷是一種超級電容器的活性材料，它可以通過在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)來儲存能量。這種活性材料通常是過渡金屬的氧化物或氫氧化物。這種基于法拉第反應(yīng)的超級電容器比基于碳材料的有更高的比電容，但它的循環(huán)壽命很低，經(jīng)過幾次或幾十次充放電后，比電容就會下降。
氧化鈷還可以用于制造輕質(zhì)而強(qiáng)度高的結(jié)構(gòu)部件，在航空航天方面有著重要的作用。
安全事宜
健康危害
含鈷物質(zhì)可能會對人體造成一定的危害，如過敏反應(yīng)、呼吸困難、皮膚炎癥等。皮膚炎癥包括如紅腫、瘙癢、起泡等。同時長時間接觸含鈷的物質(zhì)（氧化鈷）會傷害眼睛、心臟和肺部。
工人可能因接觸鈷和含鈷產(chǎn)品而受到傷害，傷害程度取決于劑量、持續(xù)時間和所做的工作。
GHS安全信息：刺激性、環(huán)境危害
應(yīng)對措施
急救
吸入：如果在接觸鈷和含鈷物質(zhì)后，感覺身體不適或出現(xiàn)異常癥狀，應(yīng)立即遠(yuǎn)離污染源，轉(zhuǎn)移到通風(fēng)良好的地方，深呼吸新鮮空氣，保持冷靜和充分休息。如果癥狀持續(xù)或加重，應(yīng)及時尋求醫(yī)療救助，并告知醫(yī)生接觸過鈷和含鈷物質(zhì)的情況。
皮膚：如果在接觸鈷和含鈷物質(zhì)后，發(fā)現(xiàn)皮膚有不適或異常的反應(yīng)，應(yīng)立即停止接觸，并迅速脫去被污染的衣服和鞋襪。用大量的清水沖洗受影響的皮膚部位，然后用溫和的水和肥皂清洗干凈。
眼部：眼睛不慎接觸鈷或含鈷的物質(zhì)，首先用大量清水沖洗幾分鐘（若佩戴有隱形眼鏡應(yīng)取出），然后就醫(yī)。
攝入：若意外攝入鈷和含鈷物質(zhì)，應(yīng)立即漱口。
火災(zāi)
如果周圍發(fā)生火災(zāi)，使用水霧、抗乙醇泡沫、干粉或二氧化碳滅火劑進(jìn)行滅火。
泄露
如果發(fā)生了泄露事故，你應(yīng)該立即采取措施保護(hù)自己的呼吸系統(tǒng)，佩戴合適的防護(hù)裝置。同時，要盡量避免泄露物產(chǎn)生或擴(kuò)散灰塵，并且不要吸入任何灰塵。此外，你還要保持良好的通風(fēng)條件，并且迅速撤離到安全區(qū)域。在確保自身安全的前提下，你可以嘗試阻止泄露物繼續(xù)流出或擴(kuò)散。最后，你要注意不要讓泄露物進(jìn)入下水道或排放到環(huán)境中，以免造成更大的危害。
預(yù)防措施
眼睛、呼吸系統(tǒng)防護(hù) | 可能接觸其粉塵時，建議佩戴護(hù)目鏡和呼吸防護(hù)裝置 |
身體防護(hù) | 穿防護(hù)手套、防護(hù)服 |
預(yù)防攝入 | 工作期間不要進(jìn)食或吸煙 |
儲存與貯運(yùn)
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作者
