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磷酸鐵鋰

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磷酸鐵鋰百科

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一張圖了解磷酸鐵鋰

2019-01-03 15:20:48

鋰電正極材料磷酸鐵鋰的制備方法簡述

2019-01-04 17:20:18

一、磷酸鐵鋰簡介  磷酸鐵鋰的晶格結構圖 磷酸鐵鋰在自然界中以磷鐵鋰礦的形式存在,具有有序的橄欖石結構。磷酸鋰鐵化學分子式為:LiMPO4,其中鋰為正一價;中心金屬鐵為正二價;磷酸根為負三價,常用作鋰電池正極材料。磷酸鐵鋰電池的應用領域有:儲能設備、電動工具類、輕型電動車輛、大型電動車輛、小型設備和移動電源,其中新能源電動車用磷酸鐵鋰約占磷酸鐵鋰總量的45%。 二、磷酸鐵鋰作鋰電正極材料與其他鋰電池正極材料相比,橄欖石結構的磷酸鐵鋰更具有安全、環保、廉價、循環壽命長、高溫性能好等優點,是最具潛力的鋰離子電池正極材料之一。 安全性能高 磷酸鐵鋰晶體中有穩固的P-O鍵,難以分解,在過充和高溫時不會結構崩塌發熱或生成強氧化物,過充安全性較高。 循環壽命長 鉛酸電池的循環壽命在300次左右,使用壽命在1~1.5年之間。而磷酸鐵鋰電池循環次數可達2000以上,理論上使用壽命能達7~8年。 高溫性能好 磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃,而錳酸鋰和鈷酸鋰只有200℃左右。 環保 磷酸鐵鋰電池一般被認為不含重金屬和稀有金屬,無毒,無污染,是絕對的綠色環保電池。 磷酸鐵鋰作為正極材料的充放電作用機理不同于其他傳統材料,其充放電參與電化學反映的是磷酸鐵鋰的磷酸鐵兩相,充放電反應如下: 充電反應:放電反應:充電時,Li+ 從LiFePO4中脫離出來,Fe2+ 失去一個電子變成Fe3+;放電時,Li+ 嵌入磷酸鐵中變成LiFePO4 。Li+的變化發生在LiFePO4 / FePO4 界面,因此其充放電曲線非常平坦,電位也較穩定,適合做電極材料。 三、磷酸鐵鋰的制備 制備磷酸鐵鋰的原料豐富。部分常見鋰源、鐵源、碳源、磷源如下: 磷酸鐵鋰粉體的制備在一定程度上會影響其作為正極材料的性能。目前制備磷酸鐵鋰的方法很多,如高溫固相反應法、碳熱還原法以及尚未規?;乃疅岱?、噴霧熱解法、溶膠-凝膠法、共沉淀法等。 1.高溫固相反應法 高溫固相反應法是制備磷酸鐵鋰是目前發展最為成熟也是使用最廣泛的方法。將鐵源、鋰源、磷源按化學計量比均勻混合干燥后,在惰性氣氛下,首先在較低溫度(300~350℃)下燒結5~10h,使原材料初步分解,然后再在高溫(600~800℃)下燒結10~20h得到橄欖石型磷酸鐵鋰。高溫固相法合成磷酸鐵鋰工藝簡單,制備條件容易控制,缺點是晶體尺寸較大,粒徑不易控制、分布不均勻,形貌也不規則,產品倍率特性差。 2.碳熱還原法 碳熱還原法是在原材料混合中加入碳源(淀粉、蔗糖等)做還原劑,通常和高溫固相法一起使用,碳源在高溫煅燒中可以將Fe3+ 還原為Fe2+,避免了反應過程中Fe2+變成Fe3+,使合成過程更加合理,但是反應時間相對較長,對條件的控制更為嚴苛。 3.噴霧熱解法 噴霧熱解法是一種得到均勻粒徑和規則形狀的磷酸鐵鋰粉體的有效手段。前驅體隨載氣噴入450~650℃的反應器中,高溫反應后得到磷酸鐵鋰。噴霧熱解法制備的前驅體霧滴球形度較高、粒度分布均勻,經過高溫反應后會得到類球形的磷酸鐵鋰。磷酸鐵鋰球形化有利于增加材料的比表面積,提高材料的體積比能量。 4.水熱法 水熱法屬于液相合成法,是指在密封的壓力容器中以水為溶劑,通過原料在高溫高壓的條件下進行化學反應,經過濾洗滌、烘干后得到納米前驅體,最后經高溫煅燒后即可得到磷酸鐵鋰。水熱法制備磷酸鐵鋰具有容易控制晶型和粒徑,物相均一,粉體粒徑小,過程簡單等優點,但需要高溫高壓設備,成本高,工藝比較復雜。 除上述方法外還有共沉淀法、溶膠-凝膠法、氧化-還原法、乳化干燥法、微波燒結法等多種方法。 四、總結? 盡管磷酸鐵鋰的制備方法較多,但是除高溫固相反應法得以工業化應用以外,大都處于實驗室研究階段。隨著對磷酸鐵鋰制備及改性等技術研究的不斷深入,磷酸鐵鋰作正極材料的產業化速度也會不斷加快

如何提高磷酸鐵鋰材料的振實密度

2019-01-03 09:36:46

磷酸鐵鋰作為常用的鋰離子電池正極材料以其安全性能好、循環性能優異、環境友好、原料來源豐富等優點,成為當前鋰離子電池正極材料的研究熱點之一。但是磷酸鐵鋰的缺點也制約著它的發展,振實密度低、實際比容量低是其相對于另一大熱的正極材料三元材料的一大短板。 下面介紹一些改善磷酸鐵鋰振實密度的途徑。 1 合成方法 目前制備LiFePO4方法很多,不同制備方法對LiFePO4的振實密度影響很大。不規則的粉末顆粒不能緊密堆積,如果合成的LiFePO4粉末顆粒為不規則形貌,會造成產物的振實密度很低。一般來說,由規則的球形顆粒組成的粉體,因其不會有團聚和粒子架橋現象,從而具有較高的振實密度。得到規則球形顆粒的方法如下: ①用高密度球形FePO4前驅體合成球形LiFePO4顆粒 制得高密度球形前驅體是得到高密度球形產物的有效途徑之一。先合成高密度球形FePO4前驅物,再與其他原料混合均勻,通過高溫反應,使鋰通過球形前驅體顆粒表面的微孔向各方向均勻、同步地滲入前驅體的中心,保持球形形貌。此方法中,球形前驅體可以消除反應過程中由于擴散途徑不同引起的微觀組分差異,生成組成均勻的LiFePO4,從而提高材料的性能。 ②噴霧干燥法制備球形LiFePO4顆粒 噴霧干燥(熱解)法是將各金屬鹽按制備復合型粉末所需的化學計量比配成前驅體溶液,經霧化器霧化后,由載氣帶入設定溫度的反應爐中,在反應爐中瞬間完成溶劑蒸發、溶質沉淀形成固體顆粒、顆粒干燥、顆粒熱分解和燒結成型等一系列的過程,最后形成規則的球形粉末顆粒。 ③熔鹽法制備球形LiFePO4顆粒 熔鹽法通常采用一種或數種低熔點的鹽類作為反應介質,合成過程會出現液相,反應物在其中有一定的溶解度,這大大加快了反應物離子的擴散速率,使反應物在液相中實現原子尺度混合,反應就由固-固反應轉化為固-液反應。反應結束后,采用合適的溶劑將鹽類溶解,經過濾洗滌后即可得到合成產物。 2 粒徑分布 LiFePO4的振實密度與顆粒的粒徑之間存在著密切的聯系。如果由球形顆粒組成的粉體具有理想的粒徑分布,使得小顆粒能盡量填補大顆粒之間的空隙,則可以進一步提高其振實密度,從而有利于提高電池的體積比容量。研究表明,納米級別的LiFePO4振實密度一般較低,而微米級別的LiFePO4具有較高的振實密度。 多孔材料可以實現高的振實密度:大顆粒的產物振實密度一般較高,但也會導致鋰離子在固體材料中的擴散路徑變長,材料的電化學性能也變差。研究發現多孔的LiFePO4具有相互連接的三維孔通道,且孔之間的距離是納米級的,孔隙之間相互連接的三維通道縮短了鋰離子的脫嵌距離;且多孔材料這種獨特的微觀結構,使材料具有更大的比表面積,可使材料與電解液充分接觸,增大了鋰離子的擴散面積,提高了鋰離子的遷移速率,有利于解決LiFePO4擴散系數小所導致的電化學性能差的問題。由于制備多孔材料時得到的都是尺寸較大且形貌良好的顆粒,所以多孔材料在保證了材料有較高振實密度的同時,也能具有良好的電化學性能。 3 碳包覆 研究表明碳包覆能增強LiFePO4顆粒之間的導電性,使其電化學性能有明顯改善。但是過量的碳將嚴重降低LiFePO4的振實密度。選擇合適的碳源,改進制備工藝,都可以使碳包覆層更加均勻,從而提高材料的振實密度。 4 金屬離子摻雜 金屬離子摻雜是在LiFePO4中摻雜金屬離子,改變其晶格結構,從而提高其自身的導電能力。近年來部分研究表明,摻雜特定種類的金屬離子能提高材料的振實密度,從而提高LiFePO4的體積比容量。 目前在提高LiFePO4振實密度的研究方面取得了一定的進展,但還存在一些問題。LiFePO4的形貌和粒度控制工藝通常很復雜,要想穩定大批量制備具有特定形貌和粒徑分布的材料存在一定的難度。且不同的制備工藝,不同的原料對LiFePO4的振實密度也有很大影響,因此需要繼續探索出簡單、低成本且能控制LiFePO4材料的形貌和粒徑分布的制備方法。

為何純電動客車獨愛磷酸鐵鋰動力電池?

2019-01-03 09:36:39

近日,國家工信部發布2017年第8批《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》(以下簡稱“目錄“)。其中純電動動力新能源車型在國內發展勢頭依然強勁,推薦純電動產品共249個車型,占總車型的91%。 數據顯示,在純電動車型中,有142款純電動車型使用磷酸鐵鋰動力電池,81款車型使用三元動力電池,9款車型用鈦酸鋰電池,5款車型用錳酸鋰電池。分布比例如下: 在推薦的249款純電動車型中,純電動客車共有113款,純電動新能源專用車共有107款,純電動乘用車共有29款車型。占比如下: 在113款純電動客車中,使用磷酸鐵鋰電池的車型約為98款,占總體比重的87%;三元電池僅為1款,約占整體比重的1%;鈦酸鋰電池使用數量為9款,約占整體比重的8%;使用錳酸鋰電池的車型為3款,約占整體比重的2%。 磷酸鐵鋰電池為何在純電動客車領域獨占鰲頭? 磷酸鐵鋰電池方面,純電動客車磷酸鐵鋰電池的系統能量密度區間約為87-135Wh/kg,車輛的續駛里程區間為200-576km不等;三元電池方面,純電動城市客車使用的寧德時代三元動力電池,系統能量密度達到136.05Wh/kg,續駛里程450km。 純電動客車獨愛磷酸鐵鋰動力電池主要是因為其擁有比三元電池更高的安全性。新能源客車載人較多,一旦出現安全事故往往容易造成比乘用車更大的危害。而動力電池被認為是影響新能源汽車安全性能的主要因素,這直接關系到電池行業的發展,并影響到國家政策和輿論的導向。 因此,盡管三元動力電池的續航能力更好,能量密度也優于磷酸鐵鋰電池,但在安全性作為首要考慮問題的客車領域,基于我國磷酸鐵鋰電池產業化、技術成熟度較高的背景下,純動力客車領域還是傾向于使用安全性更高的磷酸鐵鋰電池。

鋰離子電池磷酸鐵鋰正極材料的研究進展

2019-01-04 13:39:36

鋰離子電池因其具有能量密度高、自放電流小、安全性高、可大電流充放電、循環次數多、壽命長等優點,越來越多地應用于手機、筆記本電腦、數碼相機、電動汽車、航空航天、軍事裝備等多個領域。鋰電池產業已經成為國民經濟發展的重要產業方向之一。目前,鋰離子電池正極材料分為以下幾類:①具有層狀結構的鈷酸鋰、鎳酸鋰正極材料;②具有尖晶石結構的錳酸鋰正極材料;③具有橄欖石結構的磷酸鐵鋰正極材料;此外還有三元材料。磷酸鐵鋰正極材料的理論比容量為170mA/g,電壓平臺為3.7V,在全充電狀態下具有良好的熱穩定性、較小的吸濕性和優良的充放電循環性能,因此成為現今動力、儲能鋰離子電池領域研究和生產開發的重點。LiFePO4基本性能LiFePO4基本結構磷酸鐵鋰正極材料具有正交的橄欖石結構,pnma空間群,如圖1所示。在晶體結構中,氧原子以稍微扭曲的六方緊密堆積的方式排列。Fe與Li分別位于氧原子八面體中心4c和4a位置,形成了FeO6和LiO6八面體。LiFePO4充放電原理磷酸鐵鋰電池充放電的過程是在LiFePO4與FePO4兩相之間進行的,如圖2所示,其具體機理為:在充放電過程中,Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫出。充電時,Li+從正極脫出,遷移到晶體表面,在電場力的作用下,經過電解液,然后穿過隔膜,經電解液遷移到負極晶體表面進而嵌入負極晶格,負極處于富鋰狀態。與此同時,電子經正極導電體流向正極電極,經外電路流向負極的集流體,再經負極導電體流到負極,使負極的電荷達到平衡。鋰離子從正極脫出后,磷酸鐵鋰轉化為磷酸鐵;而放電過程則相反。其充放電反應式可表示成式(1)和式(2)充電時放電時LiFePO4改性由于磷酸鐵鋰正極材料本身較差的導電率和較低的鋰離子擴散系數,國內外研究者在這些方面進行了大量的研究,也取得了一些很好的效果。其改性研究主要在3個方面:摻雜法、包覆法和材料納米化。摻雜法摻雜法主要是指在磷酸鐵鋰晶格中的陽離子位置摻雜一些導電性好的金屬離子,改變晶粒的大小,造成材料的晶格缺陷,從而提高晶粒內電子的導電率以及鋰離子的擴散速率,進而達到提高LiFeP04材料性能的目的。目前,摻雜的金屬離子主要有T14+、CO2+、Zn2+、Mn2+、La2+、V3+、Mg2+。包覆法在LiFeP04材料表面包覆碳是提高電子電導率的一種有效方法,碳可以起到以下幾個方面的作用:①抑制LiFeP04晶粒的長大,增大比表面積;②增強粒子間和表面電子的導電率,減少電池極化的發生;③起到還原劑的作用,避免Fe的生成,提高產品純度;④充當成核劑,減小產物的粒徑;⑤吸附并保持電解液的穩定。材料納米化相較在導電性方面的限制,鋰離子在磷酸鐵鋰材料中的擴散是電池放電的最主要也是決定性的控制步驟。由于LiFeP04的橄欖石結構,決定了鋰離子的擴散通道是一維的,因此可以減小顆粒的粒徑來縮短鋰離子擴散路徑,從而達到改善鋰離子擴散速率的問題。納米材料的優點主要有:①納米材料具有高比表面積,增大了反應界面并可以提供更多的擴散通道;②材料的缺陷和微孔多,理論儲鋰容量高;③因納米離子的小尺寸效應,減少了鋰離子嵌入脫出深度和行程;④聚集的納米粒子的間隙緩解了鋰離子在脫嵌時的應力,提高了循環壽命;⑤納米材料的超塑性和蠕變性,使其具有較強的體積變化承受能力,而且可以降低聚合物電解質的玻璃化轉變溫度。Ren等對納米化的磷酸鐵鋰制備進行了詳細的研究,他們利用親水性的碳納米顆粒作為模型制備出介孔磷酸鐵鋰正極材料。發現其具有亞微米大小的顆粒中心在2.9nm和30nm的雙峰孔分布,介孔的引入也有利于電解質的流動和鋰離子的擴散。在1C倍率下,放電比容量為137mA·h/g。在30C高倍率充放電后,材料的容量仍能恢復到160mA·h/g??梢钥闯黾{米化的磷酸鐵鋰電化學性能得到了顯著地提升。從長杰等利用液相沉淀法合成了納米級磷酸鐵,并以此為鐵源,通過碳熱還原技術制備了粒徑均勻的納米級球形磷酸鐵鋰正極材料。經分析檢驗結果表明,材料的首次放電比容量達161.8mA·h/g,庫侖效率為98.3%,室溫下在0.2℃、0.5℃,1℃, 2℃及5℃倍率充放電其首次放電比容量分別為156.5mA·h/g, 144mA·h/g,138.9mA·h/g,125.6mA·h/g和105.7mA·h/g,材料具有較好的電化學性能。Chen等以偏磷酸亞鐵和石墨的納米層狀模板,通過水熱法制備出擁有納米層狀形態的LiFeP04顆粒。通過SEM分析,盡管原納米層模板LiFeP04納米層模板之間存在差異,但最終得到的LiFeP04模板的納米層狀態保存完好。拉曼光譜表明,原納米有機基團的分層模板成功地轉換成細小的具有有序石墨結構的碳顆粒,并很好地分散在層狀LiFeP04顆粒之間。經使用循環伏安法和電阻抗法評估,鋰離子擴散系數分別是1.5X10-11cm2/s和3.1X10-13cm2/s,而電子電導率為3.28mS/cm,遠遠高于普LiFeP04的電導率(結語采用離子摻雜、包覆、材料納米化3種改性方法對磷酸鐵鋰正極材料在電導率低、鋰離子擴散速率慢、低溫放電性能差等方面的不足有很大的改進。其中離子摻雜通過摻雜導電性好的離子,改變了顆粒大小,造成材料的晶格缺陷,從而提高了材料電子的電導率和鋰離子的擴散率;包覆主要以碳包覆為主,抑制LiFeP04晶粒的長大,增大了比表面積,從而增強粒子間和表面電子的導電率;材料的納米化一方面增大了材料的比表面積,為界面反應提供更多的擴散通道,另一方面,縮短了離子擴散的距離,減小了鋰離子在脫嵌時的應力,提高循環壽命。此外,磷酸鐵鋰正極材料改性方面仍存在一些不足,如離子摻雜改進材料的導電率和鋰離子擴散速率方面仍存在分歧;納米材料的制備工藝、生產成本要求較高;此外,除了考慮實驗室條件下的可行性研究外,還要考慮大規模工業化的生產要求,這些都有待于進一步研究。因此,通過以上方法來全面提高磷酸鐵鋰的綜合性能仍然是當前和今后該領域研究和應用的主要發展方向之一。文章選自:《化工進展》 作者:張克宇,姚耀春

鐵鋰云母

2019-01-24 09:36:23

一、組成與結構 ? ??? K(LiFeAl)[AlSi3O10](OHF)2,常含Na、Rb、Sr、Ba、Ca、Mn等元素。江西贛南黑鎢礦石英脈中產出的鐵鋰云母含Li2O 3.26%,SiO2 39.50%,Al2O3 24.25%,K2O 9.49%,FeO 10.99%,Fe2O3 4.89%,MnO 1.99%,Na2O 0.85%,F 5.27%,H2O 1.78%。礦物屬單斜晶系。 ? ?? ?二、物化性質 ? ??? 晶體呈假六方板狀,常呈鱗片狀集合體產出。解理(001)極完全,薄片具彈性,硬度2~3,相對密度2.9~3.2,灰褐色、黃褐色,有時為淺綠色或暗綠色。玻璃光澤,解理面呈珍珠光澤,半透明至不透明。 ? ??? 三、鑒別特征 ? ??? 鐵鋰云母以其顏色有別于白云母、黑云母和鋰云母。確切鑒別需借助化學分析。 ? ??? 四、產狀與產地 ? ??? 鐵鋰云母產于含黑鎢礦、錫石、黃玉的花崗偉晶巖、花崗巖及石英脈中,與上述礦物共生。產地有湖南臨武,江西萬源及江西海螺嶺等。

磷酸鋅  

2017-06-06 17:50:04

磷酸鋅  性質:無色斜方結晶或白色微晶粉末。表觀密度0.8~1g/cm3。溶于無機酸、氨水、銨鹽溶液。不溶于水、乙醇。加熱到100℃時失去2個結晶水而成無水物。有潮解性。腐蝕性。由磷酸與氧化鋅進行反應,在30℃以下加入晶種進行結晶,經過濾,熱水洗滌,粉碎,干燥而制得。用作醇酸、酚醛、環氧樹脂等涂料的基料。用于生產無毒防銹顏料和水溶性涂料。還用作氯化橡膠、合成高分子材料的阻燃劑。   磷酸鋅可取代紅丹、鋅鉻黃等傳統防銹顏料,可用于鋼架、船舶、電器、設備防銹使用。   磷酸鋅在三價鐵離子具有很強的縮合能力,這種磷酸鋅的根離子與鐵陽極反應,可形成以磷酸鐵為主體的堅固的保護膜,這種致密的純化膜不溶于水、硬度高,附著力優異呈現出卓越的防銹性能。磷酸鋅是一種白色無毒的防銹顏料,是防銹腐蝕效果優異的新一代無毒性,無公害的防銹顏料,它能夠有效的替代含有重 金屬 鉛、鉻的傳統防銹顏料,是使用效果理想的防銹顏料新品種。    磷酸鋅不含鉛等有重 金屬 、無毒、無污染,對皮膚也無刺激作用,熱穩定性好、防銹好、防銹力強,在涂料中用量少單位成本低。   用磷酸鋅調劑制的涂料具有優異的防銹性能及耐水性用于各種漆基的涂料中用于制備各種耐水、酸、防腐蝕涂料如:酚醛漆、環氧漆、內烯酸漆、厚漿漆以及水溶性樹脂漆,廣泛用于船舶、汽車、工業機械、輕 金屬 、家用電器及食品用 金屬 容器等方面的防銹漆。          以上是磷酸鋅的介紹,更多信息請詳見上海 有色金屬 網。

鐵鋰云母選礦廠設計

2019-01-30 10:26:21

40年代德國曾用磁選和浮選從某鎢錫礦中生產鐵鋰云母精礦。該礦20年代僅回收鎢、錫礦物,而鐵鋰云母作尾礦廢棄。由于市場需要,隨后用磁選法從堆積尾礦中回收鐵鋰云母精礦,以后又建成鐵鋰云母選礦車間,1945年建成規模為600噸/日的選廠,分別采用磁選、磁選結合浮選兩種流程生產鐵鋰云母精礦,精礦品位為95%~97%鐵鋰云母,回收率50%~70%。處理的原礦有兩種類型,如表1所示,生產流程示于圖1和圖2中。 表1? 兩種礦石的礦物組成石英型礦物名稱石英鋰云母螢石黃玉錫石黑鎢礦含量,%78201.30.50.10.1云英巖型礦物名稱云英巖、花崗巖 長? 石、斑? 巖石英鐵鋰云母黑鎢礦錫石其他含量,%45436114圖1? 老廠鐵鋰云母選礦流程圖2? 新廠鐵鋰云母選別流程

德國某廠鐵鋰云母選廠實例

2019-01-24 09:36:29

40年代德國曾用磁選和浮選從某鎢錫礦中生產鐵鋰云母精礦。該礦20年代僅回收鎢、錫礦物,而鐵鋰云母作尾礦廢棄。由于市場需要,隨后用磁選法從堆積尾礦中回收鐵鋰云母精礦,以后又建成鐵鋰云母選礦車間,1945年建成規模為600噸/日的選廠,分別采用磁選、磁選結合浮選兩種流程生產鐵鋰云母精礦,精礦品位為95%~97%鐵鋰云母,回收率50%~70%。處理的原礦有兩種類型,如表1所示,生產流程示于圖1和圖2中。 表1? 兩種礦石的礦物組成石英型礦物名稱石英鋰云母螢石黃玉錫石黑鎢礦含量,%78201.30.50.10.1云英巖型礦物名稱云英巖、花崗巖 長? 石、斑? 巖石英鐵鋰云母黑鎢礦錫石其他含量,%45436114圖1? 老廠鐵鋰云母選礦流程圖2? 新廠鐵鋰云母選別流程

什么是磷酸銅

2019-03-13 11:30:39

磷酸銅 英文名稱: Cupric Phosphate Anhydrous CAS:10103-48-7化學式:Cu3(PO4)2分子式:Cu3(PO4)2·3H2O 分子量: 380.59 性質:藍色正交晶體。受熱分化。不溶于水、液,微溶于熱水,溶于酸、。由硫酸銅溶液與磷酸氫二銨效果而得。用作有機反響催化劑、菌劑、乳化劑、肥料及金屬表面抗氧化劑等。.