钒酸铋的制备方法
【专利摘要】本发明提供一种钒酸铋的制备方法，包括步骤：将Bi2O3溶解于硝酸中配制Bi(NO3)3溶液；由NH4VO3、Na5P3O10、Na2MoO4、纯净水、以及NaOH配制NaVO3混合溶液；将Bi(NO3)3溶液加入NH4VO3混合溶液中，Bi(NO3)3溶液加完之后，调节反应溶液初始pH，且搅拌；反应完毕后，进行陈化处理；对于反应获得的BiVO4沉淀物洗涤、分离、干燥，以获得干燥的BiVO4粉体；将干燥的BiVO4粉体煅烧，以获得烧结的BiVO4粉体；将烧结的BiVO4粉体进行球磨；将球磨后的BiVO4粉体干燥，以获得BiVO4产品。所述钒酸铋的制备方法制备周期短、工艺简单；而且制备得到的产品性能优异。
【专利说明】钒酸铋的制备方法
【技术领域】[0001]本发明涉及一种无机颜料的制备方法，尤其涉及一种钒酸铋的制备方法。
【背景技术】
[0002]BiVO4黄色颜料具有无毒、耐候性好、色泽明亮及对环境友好的优良性能，是一种有着美好前景的新型颜料，因而可用来代替含有铅、镉、铬等有毒元素的颜料，应用于汽车面漆、工业涂料、橡胶制品、塑料制品和印刷油墨的着色等各项性能要求很高的场合。
[0003]BiVO4作为一种色泽鲜艳、性能良好、不含铅、无毒的黄色新型环保颜料，因其优异的稳定性有着广泛的应用前景。BiVO4主要有四方锆石型、单斜白钨矿型结构和四方白钨矿结构，其中单斜晶系BiVO4适合用作黄色颜料。
[0004]BiVO4的制备方法主要有固相法、溶胶凝胶法、化学共沉淀法、水热合成法、金属有机化合物热分解法、液相沉淀法和微乳液法等。以上的制备方法均能制备出亮黄色的BiVO4颜料，但或者制备工艺复杂；或者成分不够均一；或者耐温性差，满足不了更高的要求。比较而言，液相沉淀法因其操作简单，成本低廉适合于BiVO4颜料的生产。
[0005]1996年7月16日授权的美国专利US5，536，309报道了一种掺杂BiVO4的制备方法，通过化学沉淀法制备出物质成分为BixEvSiyV(1_z)Pz0w的颜料，其中E为钙或者钙锌镁的混合物，掺杂后BiVO4具有好的热稳定性。1990年6月17日核准的美国专利US4，937，063介绍了一种固相反应制备BiVO4的方法，铋氧化物和钒的化合物通过混合球磨、干燥。煅烧等工艺获得BiVO4颜料。1991年8月28日公开的欧洲专利EP0443981A1提出了一种通过煅烧由氧化铋、五氧化二钒、碳酸钡组成的混合物制得含钡或者含锌的着色力强的亮黄色颜料的方法。
[0006]以上的制备方法均能制备出亮黄色的BiVO4颜料，或者制备工艺复杂；或者成分不够均一；或者着色力差，或者耐温性差，满足不了更高的要求。
[0007]因此开发一种技术线路简单，产品性能优良的BiVO4颜料的制备技术具有重要意义。
【发明内容】
[0008]鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种钒酸铋的制备方法，其能简化制备工艺。
[0009]本发明的另一目的在于提供一种钒酸铋的制备方法，其能提高所获得的钒酸铋的广品性能。
[0010]为了实现上述目的，本发明提供了一种钒酸铋的制备方法，包括步骤:将Bi2O3溶解于硝酸中配制Bi (NO3) 3溶液；由NH4VO3、Na5P3Oltl、Na2MoO4、纯净水、以及NaOH配制NaVO3混合溶液；将Bi (NO3) 3溶液加入NH4VO3混合溶液中，Bi (NO3) 3溶液加完之后，调节反应溶液初始PH，且搅拌；反应完毕后，进行陈化处理；对于反应获得的BiVO4沉淀物洗涤、分离、干燥，以获得干燥的BiVO4粉体；将干燥的BiVO4粉体煅烧，以获得烧结的BiVO4粉体；将烧结的BiVO4粉体进行球磨；将球磨后的BiVO4粉体干燥，以获得BiVO4产品。
[0011]本发明的有益效果如下。
[0012]本发明提供的所述钒酸铋的制备方法，其制备周期短，制备工艺简单；而且制备得到的产品性能优异。
【具体实施方式】
[0013]首先说明根据本发明的钒酸铋的制备方法。
[0014]根据本发明的钒酸铋的制备方法包括步骤:将Bi2O3溶解于硝酸中配制Bi (NO3)3溶液；由NH4VO3、Na5P3Oltl、Na2MoO4、纯净水、以及NaOH配制NaVO3混合溶液；将Bi (NO3) 3溶液加入NaVO3混合溶液中，Bi (NO3) 3溶液加完之后，调节溶液pH，搅拌；反应结束后，进行陈化处理；对于反应获得的BiVO4沉淀物经洗涤、分离、干燥，以获得干燥的BiVO4粉体；将干燥的BiVO4粉体煅烧，以获得烧结的BiVO4粉体；将烧结的BiVO4粉体进行球磨；将球磨后的BiVO4粉体真空干燥，以得到BiVO4产品。
[0015]在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中，优选地，Bi(NO3)3溶液浓度为0.1~2mol/L。
[0016]在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中，优选地，在配制NaVO3混合溶液时，钒与铋摩尔比为V:Bi=(0.6~1.8):1 ;钥与铋摩尔比为Mo:Bi=((Tl):1，氢氧化钠与铋摩尔比为NaOH:Bi= (5~10):1，三聚磷酸钠与铋摩尔比为Na5P3O10:Bi= (0.01~I):1。
[0017]在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中，优选地，所述配制NaVO3混合溶液的过程为:将NH4VO3、Na5P301(l、Na2MoO4加入纯净水混合，然后再加入NaOH，之后继续加入纯净水，配制NaVO3混合溶液。
[0018]在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中，优选地，在将Bi (NO3) 3溶液加入NH4VO3混合溶液过程中，将Bi (NO3) 3溶液加入NH4VO3混合溶液的流速为lml/mirT500ml/min，加入的同时进行搅拌，反应lh^h，反应温度20°C~90°C，反应溶液初始pH为4~10。更优选地，将Bi (NO3) 3溶液加入NH4VO3混合溶液过程由蠕动泵完成。
[0019]在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中，优选地，陈化时间2~30h ；
[0020]在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中，优选地，干燥的BiVO4粉体中的含盐量为 0.51~0.75% ；
[0021]在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中，优选地，对于反应获得的BiVO4沉淀物洗涤、分离、干燥时，所述干燥温度为60°C ~120°C。
[0022]在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中，优选地，将干燥的BiVO4粉体煅烧时，煅烧的温度为200°C ~800°C，时间ItTlOh ;更优选地，煅烧采用马弗炉完成。
[0023]在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中，优选地，将烧结的BiVO4粉体进行球磨时，球磨介质为锆球，分散剂为十二烷基苯磺酸钠，并加入纯净水，且锆球、纯净水、十二烷基苯磺酸钠、BiVO4的比例为锆球:纯净水:十二烷基苯磺酸钠:BiV04=(8~15):3: (0.0Of0.01):1，球磨时间为5飞Oh。优选地，球磨后BiVO4粒径为204.3nnT926.8nm。
[0024]在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中，优选地，将球磨后的BiVO4粉体干燥时，在50°C~80°C下于0.05~0.09MPa真空度下干燥。[0025]其次说明根据本发明钒酸铋的制备方法的实施例。
[0026]实施例1
[0027]将IOg Bi2O3溶解于18ml65wt.%的硝酸中并加入纯净水配制1.2mol/L的Bi (NO3) 3溶液；
[0028]将6g NH4V03、0.158g Na5P3O10^0.62g Na2MoO4.2H20 加纯净水混合后，缓慢加入称量的IOg NaOH，反应后，继续加入纯净水配制成ImoVLNaVO3混合溶液(计算的摩尔比￥:81=1.195:l;Mo:Bi=0.06:1 ;NaOH:Bi=5.83:1 ;Na5P3010:Bi=0.01:1)；
[0029]将配制的Bi (NO3) 3溶液用蠕动泵加入配制的NaVO3混合溶液中，流速为20ml/min，加完Bi (NO3) 3溶液，调节反应液使其初始pH=7，然后机械搅拌lh，反应温度为60°C，待反应完毕后，陈化2h ；
[0030]反应后混合液经过反复沉淀、洗涤、分离，然后将BiVO4置于干燥箱中在80°C下干燥；
[0031]将干燥的BiVO4粉体置于马弗炉中，在300°C下煅烧3h ；
[0032]将烧结后的BiVO4粉体按照锆球:纯净水:十二烷基苯磺酸钠:BiV04=8: 3: 0.00 5:1 加入球磨 30h ；
[0033]在0.05MPa的真空度下，50°C干燥，得到BiVO4产品。
[0034]实施例2
[0035]将IOgBi2O3溶解于18ml 65wt.%的硝酸中并加入纯净水配制2mol/L的Bi (NO3) 3溶液；
[0036]将9.03g NH4VO3^4.89g Na5P3O10^Og Na2MoO4.2H20 (即 Na2MoO4.2H20 不存在)加纯净水混合，缓慢加入17.16g NaOH,反应后，继续加入纯净水配制成2mol/LNaV03混合溶液(摩尔比 V:Bi=1.8:l ；Mo:Bi=0:l ；Na0H:Bi=10:1 ；Na5P3010:Bi=0.31:1)；
[0037]将配制的Bi (NO3)3溶液用蠕动泵加入配制的NaVO3混合溶液中，流速100ml/min，加完Bi (NO3) 3溶液，调节反应溶液使其初始PH=IO,然后机械搅拌5h，反应温度为90°C，待反应完毕后，陈化24h ；
[0038]反应后混合液经过反复沉淀、洗涤、分离，然后将扮￥04置于干燥箱中在120°C下干燥；
[0039]将干燥的BiVO4粉体置于马弗炉中，在800°C下煅烧Ih ；
[0040]将烧结后的BiVO4粉体按照锆球:纯净水:十二烷基苯磺酸钠:BiVO4=IO:3:0.001:1 球磨 60h ；
[0041]在0.06MPa的真空度下，60°C真空干燥，得到BiVO4产品。
[0042]实施例3
[0043]将IOg Bi2O3溶解于25ml 65wt.%的硝酸中并加入纯净水配制0.lmol/L的Bi (NO3)3 溶液；
[0044]将3.0lg NH4VO3' 15.787g Na5P3O10`' 10.38g Na2MoO4.2H20 加 Λ 纯净水后混合，缓慢加入8.58g NaOH,反应后，继续加入纯净水配制成0.1moI/LNaVO3混合溶液(摩尔比V:Bi=0.6:1 ；Mo:Bi=l:l ；NaOH:Bi=5:l ；Na5P3010:Bi=l:1)；
[0045]将配制的Bi (NO3)3溶液用蠕动泵加入配制的NaVO3混合溶液中，流速500ml/min，加完Bi (NO3) 3溶液，调节反应溶液使其初始pH=8，然后机械搅拌3h，反应温度为80°C，待反应完毕后，陈化12h ；
[0046]反应后混合液经过反复沉淀、洗涤、分离，然后将BiVO4置于干燥箱中在60°C下干燥；[0047]将干燥的BiVO4粉体置于马弗炉中，在200°C下煅烧IOh ；
[0048]将烧结后的BiVO4粉体按照锆球:纯净水:十二烷基苯磺酸钠:BiV04=15:3:0.01:1 球磨 5h ；
[0049]在0.08MPa真空度下，80°C干燥，得到BiVO4产品。
[0050]实施例4
[0051]将IOg Bi2O3溶解于18ml65wt.%的硝酸中并加入纯净水配制0.8mol/L的Bi (NO3) 3溶液；
[0052]将4.517g NH4VO3^5.526g Na5P301(l、5.19g Na2MoO4 ? 2H20 加入纯净水后混合，缓慢加入12.012g NaOH，反应后，继续加入纯净水配制成1.2mol/LNaV(V混合溶液(V:Bi=0.9:1 ；Mo:Bi=0.5:1 ;摩尔比 Na0H:Bi=7:l ；Na5P3010:Bi=0.35:1)；
[0053]将配制的Bi (NO3)3溶液用蠕动泵加入配制的NaVO3混合溶液中，流速lml/min，カロ完Bi (NO3) 3溶液，调节反应溶液初始pH=4，然后机械搅拌4h，反应温度为20°C，待反应完毕后，陈化30h ；
[0054]反应后混合液经过反复沉淀、洗涤、分离，然后将BiVO4置于干燥箱中在100°C下干燥；
[0055]将干燥的BiVO4粉体置于马弗炉中，在400°C煅烧5h;
[0056]将烧结后的BiVO4粉体按照锆球:纯净水:十二烷基苯磺酸钠=BiVO4=Il:3:0.005:1加入锆球、纯净水、十二烷基苯磺酸钠后球磨40h ；
[0057]在0.09MPa的真空度下，50°C干燥，得到BiVO4产品。
[0058]最后给出本发明的钒酸铋的制备方法的实施例1-4的检测結果。
[0059]在检测时，通过马尔文激光粒度仪测试BiVO4的粒度分布；通过406LStatisticalGlossmeter 测试 BiVO4 的光泽度；通过 MA68 II Mult1-AngleSpectrophotometer 测试 BiVO4色差；按照GB/T5211标准测试BiVO4的含盐量、吸油量、耐酸性、耐碱性、耐溶剂性；按照GB/T9287-88标准测试BiVO4的分散性。
[0060]表1给出了实施例1-4最终获得的BiVO4产品的检测結果。从表1看出，通过本发明所述的钒酸铋的制备方法所制备得到的BiVO4产品性能优异。
[0061]表1实施例1-4最终获得的样品的检测结果
[0062]
【权利要求】
1.一种钒酸铋的制备方法，包括步骤: 将Bi2O3溶解于硝酸中配制Bi (NO3) 3溶液； 由NH4VO3、Na5P3Oltl、Na2MoO4、纯净水、以及NaOH配制NaVO3混合溶液； 将Bi (NO3) 3溶液加入NH4VO3混合溶液中，Bi (NO3) 3溶液加完之后，调节反应溶液初始pH,且搅拌； 反应完毕后，进行陈化处理； 对于反应获得的BiVO4沉淀物洗涤、分离、干燥，以获得干燥的BiVO4粉体； 将干燥的BiVO4粉体煅烧，以获得烧结的BiVO4粉体； 将烧结的BiVO4粉体进行球磨； 将球磨后的BiVO4粉体干燥，以获得BiVO4产品。
2.根据权利要求1所述的钒酸铋的制备方法，其特征在于，Bi(NO3)3溶液的浓度为0.1~2mol/L。
3.根据权利要求1所述的钒酸铋的制备方法，其特征在于，所述配制NaVO3混合溶液的过程为:将NH4VO3^ Na5P3O10, Na2MoO4加入纯净水混合，然后再加入NaOH，之后继续加入纯净水，配制NaVO3混合溶液。
4.根据权利要求1所述的钒酸铋的制备方法，其特征在于，在配制NaVO3混合溶液时，钥;与秘的摩尔比为V:Bi=(0.6~1.8):1,钥与秘摩尔比为Mo:Bi=(0~l):1,氢氧化钠与秘摩尔比为NaOH:Bi=(5~10):1，三聚磷酸钠与铋摩尔比为Na5P3010:Bi=(0.01~1):10
5.根据权利要求1所述的钒酸铋的制备方法，其特征在于，将Bi(NO3) 3加入NH4VO3溶液过程中，流速为lml/mirT500ml/min，反应溶液初始pH为4~10，搅拌时间ltT5h，反应温度200C ~90O。
6.根据权利要求1所述的钒酸铋的制备方法，其特征在于，陈化时间为2~30h。
7.根据权利要求1所述的钒酸铋的制备方法，其特征在于，对于反应获得的BiVO4沉淀物洗涤、分离、干燥时，干燥温度为60°C ~120°C。
8.根据权利要求1所述的钒酸铋的制备方法，其特征在于，将干燥的BiVO4粉体煅烧时，煅烧的温度为200°C~800°C，时间为lh~10h。
9.根据权利要求1所述的钒酸铋的制备方法，其特征在于，将烧结的BiVO4粉体进行球磨时，球磨介质为锆球，分散剂为十二烷基苯磺酸钠，并采用纯净水，且锆球、纯净水、十二烷基苯磺酸钠、BiVO4的比例为锆球:纯净水:十二烷基苯磺酸钠:BiV04=(8~15):3: (0.001~0.01):1，球磨时间为 5~60h。
10.根据权利要求1所述的钒酸铋的制备方法，其特征在于，将球磨后的BiVO4粉体干燥时，在0.05~0.09MPa的真空度下在50°C~80°C下干燥。
【文档编号】C01G31/00GK103523831SQ201210228971
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年7月3日 优先权日:2012年7月3日
【发明者】赵青燕, 朱刘, 李蓉, 裴志明, 刘华胜 申请人:广东先导稀材股份有限公司