一种制备高纯度二氧化钒的方法
【专利摘要】本发明公开了一种制备高纯度二氧化钒的方法，采用湿法冶金的方法直接合成四价钒水合物，经超声波和微波协同热处理得到二氧化钒颗粒。首先将钒的铵盐与还原剂进行混合加热，过滤得到四价钒水合物，经过超声波和微波协同热处理得到纯度为99.5％以上的二氧化钒颗粒。本发明工艺简单易用、设备要求低、操作方便、适应范围广、成本低，具有很好的社会效益和经济效益。
【专利说明】
一种制备高纯度二氧化钒的方法
技术领域
[0001 ]本发明的实施方式涉及钒精细化工领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种制备高纯度二氧化钒的方法。
【背景技术】
[0002]二氧化钒是一种具有相变性质的金属氧化物，其相变温度为68°C，相变前后结构的变化导致其产生对红外光由透射向反射的可逆转变，人们根据这一特性将其应用于制备智能控温薄膜领域。
[0003]在《还原五氧化二钒制备二氧化钒粉末》中采用碳热法还原V2O5制备钒的低价氧化物V02。用XRD分析生成物的相结构，用DSC/TGA的分析结果推测反应历程。结果表明:反应经历了674?710°C期间生成V6O^mOcC以上完全形成VO2的过程。将VO^LAS玻璃复合烧结成陶瓷，对其进行阻温测试，结果表明:在室温至100°C间复合陶瓷电阻急骤下降，这是由VO2的半导体-金属相变效应引起的。
[0004]在专利CN201210336670.1中提供了一种VO2的制备方法，包括前驱体的制备和前驱体的分解，前驱体为三钒酸铵，前驱体的分解包括以下步骤:将三钒酸铵前驱体放入真空或惰性气体环境，以3?15°C/min的速度升温至400?900 °C，保温5min?300min,冷却，制得VO2粉末。本发明不需要蒸干溶剂来分离产品，直接以沉淀形式得到，大大降低制备过程的能耗，同时也可以简化制备工艺过程。制得的VO2具有窄的热滞，热滞宽度可达1°C。
[0005]在含钒产品的制备方法中，超声波-微波协同使用的方案极少，中国专利CN201310422188.4公开了一种采用微波-超声波制备薄片状NH4V3O8微晶的方法，制得厚度约为100?200nm的NH4V3O8薄片。目前还没有公开的技术将超声波-微波协同作用用于制备高纯度二氧化钒。
【发明内容】
[0006]本发明克服了现有技术的不足，提供一种制备高纯度二氧化钒的方法，以期望利用超声波-微波协同热处理得到高纯度二氧化钒，简化反应流程，降低成本。
[0007]为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案:
[0008]—种制备高纯度二氧化钒的方法，它包括以下步骤:
[0009]a、将纯水、钒酸氨和还原剂按照一定的比例混合，加热搅拌反应一段时间，过滤得到四价钒水合物；
[0010]b、将四价钒水合物放入纯水中，用超声波和微波协同处理，得到纳米级四价钒水合物，将该纳米级四价钒水合物在真空中干燥，脱除水分，然后将所述纳米级四价钒水合物在氩气中加热得到二氧化钒颗粒。
[0011 ]上述制备高纯度二氧化f凡的方法的步骤a中所述还原剂为纯度多99.9%的草酸。
[0012]上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤a中所述钒酸氨为纯度多99.9%的偏钒酸铵。
[0013]上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤a中所述钒酸氨和还原剂的摩尔比为1:1?4。
[0014]上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤a的反应温度为40?100°C，反应时间为40?120mino
[0015]上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤a的反应液的pH值为7?12。
[0016]上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤b中超声波的功率为2000?5000W，微波功率为 3000 ?10000W。
[0017]上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤b中超声波和微波协同处理的时间为10?10min0
[0018]上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤b中所述在氩气中加热达到的温度为300?500 Γ ο
[0019]上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤b中所述在氩气中加热的时间为4O?120mino
[0020]步骤b在氩气中热处理的压强为常压，纯水与四价钒水合物的液固比为1:1?10。真空干燥的压强为0.1?I OPa、温度为50?100 °C、时间为60?200min。步骤b中得到的液体经除杂并蒸发后可得到草酸铵。
[0021 ]步骤a纯水加入量无严格限制。
[0022]与现有技术相比，本发明的有益效果之一是:本发明以偏钒酸铵和草酸为原料，采用超声波和微波协同处理的方式，避免了二氧化钒颗粒的团聚，制备的二氧化钒纯度超过了 99.5%;本发明方法本发明工艺简单易用、设备要求低、操作方便、适应范围广、成本低，具有很高的社会效益和经济效益。
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024]实施例1
[0025]取Imol分析纯偏钒酸铵与2mol草酸混合均匀，加入I倍质量的纯水，采用氨水调节反应液的pH到7.0，反应40min，过滤分离得到四价银水合物。
[0026]将上述四价钒水合物放入2倍质量的纯水中，将超声波的功率调至2000W，微波的功率调至3000W,反应10min，过滤得到纳米级四价f凡水合物。将纳米级四价f凡水合物在
0.1Pa、50°C的真空中干燥200min，得到无水纳米级四价银水合物。
[0027]将无水纳米级四价钒水合物在氩气中转型，热处理温度为300°C，时间120min，得到纯度为99.5 %的二氧化钒粉末。
[0028]实施例2
[0029]取Imol分析纯偏钒酸铵与4mol草酸混合均匀，加入I倍质量的纯水，采用氨水调节反应液的pH到12.0，反应40min，过滤分离得到四价银水合物。
[0030]将上述四价钒水合物放入5倍质量的纯水中，将超声波的功率调至5000W，微波的功率调至10000W，反应40min,过滤得到纳米级四价f凡水合物。将纳米级四价f凡水合物在0.1Pa、100°C的真空中干燥60min，得到无水纳米级四价银水合物。
[0031]将无水纳米级四价钒水合物在氩气中转型，热处理温度为5000C，时间40min，得到纯度为99.5 %的二氧化钒粉末。
[0032]实施例3
[0033]取Imol分析纯偏钒酸铵与3mol草酸混合均匀，加入I倍质量的纯水，采用氨水调节反应液的pH到10.0，反应60min，过滤分离得到四价银水合物。
[0034]将上述四价钒水合物放入3倍质量的纯水中，将超声波的功率调至4000W，微波的功率调至6000W,反应40min，过滤得到纳米级四价f凡水合物。将纳米级四价f凡水合物在0.1 Pa、80 °C的真空中干燥150min，得到无水纳米级四价银水合物。
[0035]将无水纳米级四价钒水合物在氩气中转型，热处理温度为4000C，时间SOmin，得到纯度为99.5 %的二氧化钒粉末。
[0036]尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
【主权项】
1.一种制备高纯度二氧化钒的方法，其特征在于它包括以下步骤: a、将纯水、钒酸氨和还原剂按照一定的比例混合，加热搅拌反应一段时间，过滤得到四价钒水合物； b、将四价钒水合物放入纯水中，用超声波和微波协同处理，得到纳米级四价钒水合物，将该纳米级四价钒水合物在真空中干燥，脱除水分，然后将所述纳米级四价钒水合物在氩气中加热得到二氧化钒颗粒。2.根据权利要求1所述的制备高纯度二氧化钒的方法，其特征在于步骤a中所述还原剂为纯度彡99.9%的草酸。3.根据权利要求1所述的制备高纯度二氧化钒的方法，其特征在于步骤a中所述钒酸氨为纯度彡99.9 %的偏f凡酸钱。4.根据权利要求1所述的制备高纯度二氧化钒的方法，其特征在于步骤a中所述钒酸氨和还原剂的摩尔比为1:1?4。5.根据权利要求1所述的制备高纯度二氧化钒的方法，其特征在于步骤a的反应温度为40?100°C，反应时间为40?120min。6.根据权利要求1所述的制备高纯度二氧化钒的方法，其特征在于步骤a的反应液的pH值为7?12。7.根据权利要求1所述的制备高纯度二氧化钒的方法，其特征在于步骤b中超声波的功率为2000?5000W，微波功率为3000?10000W。8.根据权利要求1所述的制备高纯度二氧化钒的方法，其特征在于步骤b中超声波和微波协同处理的时间为1?I OOmin。9.根据权利要求1所述的制备高纯度二氧化钒的方法，其特征在于步骤b中所述在氩气中加热达到的温度为300?500 °C。10.根据权利要求1所述的制备高纯度二氧化钒的方法，其特征在于步骤b中所述在氩气中加热的时间为40?120min。
【文档编号】C01G31/02GK105948121SQ201610290049
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】殷兆迁
【申请人】攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司