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氧化钴（一种钴的氧化物）

次浏览 | 更新时间：2023-05-20

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氧化钴

一种钴的氧化物

氧化钴（Cobalt(II) oxide）是具有特殊性质的无机化合物，是一种钴的氧化物，别名一氧化钴，化学式为CoO，外观呈灰色至黑色粉末，其摩尔质量为74.933 g/mol，密度为5.7-6.7 g/cm³。氧化钴不溶于水、乙醇、氨水，溶于酸和强碱溶液。氧化钴在空气中会吸收氧气变成棕色，最后转变为黑色；能与氢气、一氧化碳及酸等反应。

基本信息

中文名

氧化钴

英文名

Cobalt(II) oxide

别名

一氧化钴

拼音

yǎng huà gǔ

CAS号

1307-96-6

性质

化学式

CoO

结构式

摩尔质量

74.933 g/mol

外观

灰色至黑色粉末

密度

5.7-6.7 g/cm³

熔点

1935 ℃

溶解性

不溶于水、乙醇、氨水，能溶于酸和碱金属氢氧化物溶液

危险性

警示术语

R:22-43-50/53

安全术语

S:24-37-60-61

氧化钴对人体健康可能会造成如过敏、呼吸困难等危害。它主要用作制取金属钴的原料，是高度不溶性的热稳定钴源。在工业制造领域中还是一种重要的无机功能粉体材料。它还可以用于制造多种高端的金属材料、陶瓷、涂料、医疗器械、航空材料、催化剂等。

分子结构

氧化钴分子由一个钴原子和一个氧原子组成，它们以离子键相连。晶格参数为a=b=c=4.263 Å。

氧化钴有两种晶体结构。最常见的是立方岩盐（periclase）晶体结构，空间群为Fm-3m，温度为27 ℃时，由Co²⁺离子形成八面体配位结构。该结构如下图所示：

在18 ℃下，氧化钴为具有反铁磁性的单斜C12/m1晶体结构。该结构如下图所示：

物理性质

氧化钴是一种无机化合物，外观呈灰色至黑色粉末。它不溶于水、乙醇、氨水，溶于酸和强碱溶液。其摩尔质量为74.933 g/mol，密度为5.7-6.7 g/cm³，熔点为1935 °C。

化学性质

还原反应

氧化钴易被一氧化碳还原，生成金属钴和二氧化碳。反应方程式如下：

高温下，氧化钴可以与氢气反应生成金属钴和水。反应方程式如下：

氧化钴亦可被钾、钠或碳等还原成金属钴。

氧化反应

氧化钴可被硝酸氧化成四氧化三钴。氧化钴常温下易吸收空气中的氧，随着氧气浓度的增多颜色会逐渐变棕，最后变为黑色。若在加热条件下与氧气反应则转化为四氧化三钴。反应方程式如下：

与酸反应

氧化钴易溶于酸，与酸反应生成对应的盐溶液和水。反应方程式如下：

制备方法

金属钴法

氧化钴可由金属钴法制得。将金属钴与碳酸钠进行置换生成碳酸钴，经灼烧得到氧化钴。也可直接使用碳酸钴为原料，经灼烧得氧化钴。其反应式如下：

钴氨络合物分解法

首先制取三价钴氨络合物，将氯化钴溶于水中，加氯化铵、纯氨水。加热蒸发，加氨水使其呈碱性。水浴加热，慢慢加入盐酸使溶液变为明显的青莲色；再在沸水浴中加热，趁热过滤，洗出玫瑰色的沉淀物，吸滤。对得到的三价钴氨络合物进行重结晶。然后在马弗炉内灼烧产品，得到灰绿色粉末氧化钴。最后反复用水洗涤，进一步提高产物氧化钴的纯度。

大洋多金属结核反萃法

利用大洋多金属结核熔炼-锈蚀-萃取工艺中所得到的反萃钴溶液净化除杂并制备氧化钴。采用化学沉淀法除杂，依次沉淀除去铜、镍、锰。首先，利用硫化钠沉淀除铜，将 pH值控制在一定范围内，铜以硫化物的形式沉淀出来。得到的滤液用Co粉置换 Ni²⁺，生成Ni渣。但由于钴、镍在水溶液中的电极电势比较接近，所以溶液中Ni²⁺并没有被全部还原。剩余的Ni²⁺用硫磺粉、Na₂S沉淀。得到含有Co²⁺、Mn²⁺离子的滤液，向其中加入KMnO₄，可使Co²⁺、Mn²⁺氧化沉淀。滤液用草酸溶液沉淀，得到的沉淀经过煅烧获得产物氧化钴。钴反萃液净化除杂工艺流程如下图所示：

含钴水相制取法

可以以含钴水相为原料制取氧化钴。采用氧化中和法除铁，能有效地除去含钴水相液中的铁，同时其中的铅也能被大部分除去。而溶液中的钴离子在除铁过程中损失极少。含钴水相经除铁后，溶液中还含有较高含量的的钙、镁，可以加入过量NaF从而除去钙、镁。之后将滤液用草酸铵或草酸沉钴制得草酸钴。经磨细和筛分处理，可得到纯度较高的高纯草酸钴，再通过煅烧即可获得氧化钴。工艺流程如下图所示：

检测方法

热分析法

氧化钴可以通过加热法检测。将氧化钴加热至900 ℃时，会生成四氧化三钴，可以观察到颜色由橄榄绿色或灰色变为黑色。

化学分析法

氧化钴可以通过化学分析法检测。利用其与盐酸的反应，可以将一份氧化钴CoO的样品溶解在盐酸中，并观察是否形成了红粉色的氯化钴溶液。也可以继续向氯化钴溶液中加入水，并观察是否形成了蓝色的水合氯化钴沉淀。反应原理如下：

应用领域

工业领域

金属冶炼领域

氧化钴是一种具有重要工业价值的无机化合物，它主要用作制取金属钴的原料。它也可以用于制造多种高端的金属材料。例如，氧化钴可以作为合金添加剂，与钢铁混合，增强其强度、耐磨性和耐高温性。这样就可以制造出硬质钢、耐热钢等适用于各种工程项目的材料。另外，氧化钴还可以用于制造永磁钢，这是一种具有高导磁性和高保持力的特殊材料。

化工制造领域

氧化钴是一种具有广泛化工应用的无机化合物，它可以作为各种重要的催化剂，参与多种化学反应和工艺。例如，氧化钴可以用于制造合成硝酸，这是一种常用的强氧化剂和爆炸物原料。氧化钴还可以用于制造合成汽油，这是一种通过将天然气或煤转化为液体燃料的技术。此外，氧化钴还可以用于油类的氢化和裂化过程，提高油品的质量和利用率。氧化钴还可以用做油漆的催干剂，加速油漆的干燥和固化。氧化钴还可以用于其他有机合成工业，促进各种有机物质的生成和转换。

涂料及陶瓷生产领域

氧化钴是一种广泛应用于涂料工业领域的无机材料。氧化钴可以通过不同的合成方法和掺杂元素，制造出多种不同的颜色，如蓝色、绿色、红色、黄色和紫色等。这些颜料可以用于油漆、油墨、塑料、橡胶等各种涂层材料中，提高其美观性和耐久性。

氧化钴还是一种具有特殊性质的化合物，它在水溶液中几乎不溶解，而且非常稳定，不易被还原或氧化。它还可以作为各种玻璃和瓷器等的着色剂或添加剂，提高其美观性和质量。这些特点使得它们在陶瓷领域有着广泛的应用。它可以赋予陶瓷制品深浅不同的蓝色调。氧化钴还可以改善釉料的物理和化学性能，增强其抗腐蚀、抗磨损和抗温差的能力。

电化学领域

氧化钴纳米棒最外层表面的应变工程可以把它们变成高效的氢气进行反应的电催化剂。它拉伸应变强烈地耦合了氧化钴（II）表面的原子、电子结构特性和活性，从而产生了大量的氧空位，促进了水的解离，并微调了电子结构，使氢的吸附力向最佳区域减弱。

医药领域

氧化钴是一种重要的医药领域的原料，它可以通过中子俘获反应，转变为放射性同位素钴-60（⁶⁰Co）。钴-60是一种强大的伽马射线发射体，它可以用于医学诊断和治疗，如X光机、CT机、放射性治疗仪等。

氧化钴也是一种具有多种用途的化合物，它在医学和兽医领域都有重要的应用。首先，钴是人体必需的微量元素之一，氧化钴可以作为一种营养补充剂，提高人体对钴的摄入和利用。最后，氧化钴也可以用作兽药，在牲畜饲料中添加少量的氧化钴，可以预防或治疗由于缺乏钴而引起的毛发无光、消化不良、食欲不振、生长迟缓等问题。

材料科学领域

氧化钴是一种重要的无机功能粉体材料。它作为一种单氧化态的氧化钴，不仅具有高于Co₃O₄的理论比电容，而且还具有优良的导电性。广泛应用于热敏电阻、压敏电阻、非线性电压电阻器的制造中。因此，它既可以作为超级电容器的高性能电极材料，也可以作为导电剂降低Ni-H电池中氢氧化镍的电阻。

氧化钴是一种超级电容器的活性材料，它可以通过在电极上发生氧化还原反应来储存能量。这种活性材料通常是过渡金属的氧化物或氢氧化物。这种基于法拉第反应的超级电容器比基于碳材料的有更高的比电容，但它的循环寿命很低，经过几次或几十次充放电后，比电容就会下降。

氧化钴还可以用于制造轻质而强度高的结构部件，在航空航天方面有着重要的作用。

安全事宜

健康危害

含钴物质可能会对人体造成一定的危害，如过敏反应、呼吸困难、皮肤炎症等。皮肤炎症包括如红肿、瘙痒、起泡等。同时长时间接触含钴的物质（氧化钴）会伤害眼睛、心脏和肺部。

工人可能因接触钴和含钴产品而受到伤害，伤害程度取决于剂量、持续时间和所做的工作。

应对措施

急救

吸入：如果在接触钴和含钴物质后，感觉身体不适或出现异常症状，应立即远离污染源，转移到通风良好的地方，深呼吸新鲜空气，保持冷静和充分休息。如果症状持续或加重，应及时寻求医疗救助，并告知医生接触过钴和含钴物质的情况。

皮肤：如果在接触钴和含钴物质后，发现皮肤有不适或异常的反应，应立即停止接触，并迅速脱去被污染的衣服和鞋袜。用大量的清水冲洗受影响的皮肤部位，然后用温和的水和肥皂清洗干净。

眼部：眼睛不慎接触钴或含钴的物质，首先用大量清水冲洗几分钟（若佩戴有隐形眼镜应取出），然后就医。

摄入：若意外摄入钴和含钴物质，应立即漱口。

火灾

如果周围发生火灾，使用水雾、抗乙醇泡沫、干粉或二氧化碳灭火剂进行灭火。

泄露

如果发生了泄露事故，你应该立即采取措施保护自己的呼吸系统，佩戴合适的防护装置。同时，要尽量避免泄露物产生或扩散灰尘，并且不要吸入任何灰尘。此外，你还要保持良好的通风条件，并且迅速撤离到安全区域。在确保自身安全的前提下，你可以尝试阻止泄露物继续流出或扩散。最后，你要注意不要让泄露物进入下水道或排放到环境中，以免造成更大的危害。

预防措施

眼睛、呼吸系统防护	可能接触其粉尘时，建议佩戴护目镜和呼吸防护装置
身体防护	穿防护手套、防护服
预防摄入	工作期间不要进食或吸烟

储存与贮运

氧化钴储存时应与远离过氧化氢，并密闭储存在干燥通风的地方。

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