一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铜的方法
【专利摘要】本发明一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铜的方法，以铜片为阳极，以惰性电极为阴极，以Na2MoO4.2H2O溶液为阳极液，以pH范围为0~14的溶液为阴极液，采用阳离子膜电解钼酸钠溶液，将得到的产物清洗之后烘干，将烘干后的产物高温焙烧，得到纯净的钼酸铜晶体。本方法利用离子膜电解的优作用，将Na+转移至阴极室，并且反应时间短，无任何添加剂，可以得到纯净的钼酸铜，无任何杂质或杂质离子的存在，后续处理简单。本发明的方法简洁，操作简单，投资成本低，可直接用于工业化的批量生产。
【专利说明】-种利用阳离子膜电解法制备钼酸铜的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无机材料学领域，尤其涉及一种钥酸铜，具体来说是一种利用阳离子 膜电解法制备钥酸铜的方法。 技术背景
[0002] 金属钥酸盐（M( II )M〇04)由于其独特的形貌和大小，是无机材料中在不同领域有 很多潜在应用的一类材料，例如：光致发光，微波方面的应用，光纤材料，光子晶体，闪烁体 材料，湿度传感器，磁力性能，轻质填料材料，光催化，化学反应器，催化剂等。
[0003] 钥酸铜有两种晶型，一种是八面体结构的亚稳形态，一种是四面体结构的稳定形 态。亚稳形态的钥酸铜变为稳定形态的钥酸铜，需要高温焙烧。
[0004] 目前合成金属钥酸盐的主要方法包括固态复分解法，溶胶-凝胶法，水相沉淀法， 水热法，微波法等。但是固态复分解法由于原料混合布均匀造成有很多金属氧化物杂质；溶 胶-凝胶法、水相沉淀法、水热法、微波法等的缺点是有添加剂的存在或者反应时间较长。
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种采用阳 离子膜电解法制备钥酸铜的方法，所述的这种采用阳离子膜电解法制备钥酸铜的方法要解 决现有技术中的合成金属钥酸盐金属氧化物杂质多，反应时间长的技术问题。
[0006] 本发明一种利用阳离子膜电解法制备钥酸铜的方法，以铜片为阳极，以惰性电极 为阴极，以浓度范围为〇. 〇〇25~2. 5mol/L的Na2M〇04. 2H20溶液为阳极液，以pH范围为(Γ14 的酸溶液、碱溶液或者盐溶液为阴极液，采用阳离子膜电解钥酸钠溶液，采用恒流电解或者 恒压电解，所述的恒电流电解的电流密度范围为1. (TlOOmA/cm2,所述恒电压电解所采用的 电压范围KT300V，电解时电解液的温度范围从室温至90°C，电解:Γ30分钟，然后将得到 的产物清洗之后烘干，将烘干后的产物高温焙烧，焙烧是在空气氛围下将产物放到一个容 器中以2. 5~10°C /min的升温速率升温至45(T600°C，然后恒温焙烧l~5h，自然冷却至室 温，得到纯净的钥酸铜晶体。
[0007] 进一步的，采用一个电极槽进行电解，所述的电解槽是一个以铜片为阳极、以惰性 电极为阴极、阳离子膜为隔膜的双室电解槽。
[0008] 进一步的，所采用的阳离子膜为全氟磺酸阳离子交换膜； 进一步的，所述的惰性电极为玻碳电极、石墨电极、钛电极（网）、或者钼电极（网）。
[0009] 进一步的，所述的阳极液的优选浓度范围为0. 〇Γ〇. 5mol/L。
[0010] 进一步的，所述的阴极液的优选pH范围为1~5。
[0011] 进一步的，所述的恒电流电解优选的电流密度范围为2(T50mA/cm2。
[0012] 进一步的，所述的恒电压电解优选的电压范围为5(T100V。
[0013] 进一步的，电解时电解液温度范围从室温至90°C，优选温度范围从室温至50°C。
[0014] 进一步的，所采用的清洗液为去离子水。
[0015] 进一步的，烘干工艺为在鼓风干燥箱中3(T80°C恒温放置广2h。
[0016] 进一步的，所述的酸溶液为0. 001~lmol/L的盐酸或者硫酸溶液，所述的碱溶液为 0. 001~lmol/L的氢氧化钠或者氢氧化钾溶液，所述的盐溶液为0. 001~lmol/L的氯化钠或 者碳酸钠溶液。
[0017] 具体的，所述的全氟磺酸阳离子交换膜是美国杜邦公司生产的Nafion212全氟磺 酸阳离子交换膜。
[0018] 本发明采用的阳离子膜具有一定的选择透过性，可使阳极中被选择的阳离子透过 离子膜到阴极室中，Nafion系列全氟磺酸阳离子交换膜可以让阳极室中的Na+离子透过离子 膜进入阴极室，从而消去了 Na+离子杂质的影响。本发明的反应时间可以通过改变电流密 度控制，工艺简单，容易操作，投资小，合成量大，可直接应用于工业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是实施例1中得到的产物的EDS图。
[0020] 图2是实施例1中得到的产物的XRD图。
[0021] 图3是实施例2中得到的产物的EDS图（a)和XRD图（b)。
[0022] 图4是实施例3中得到的产物的EDS图（a)和XRD图（b)。
[0023] 图5是实施例4中得到的产物的EDS图（a)和XRD图（b)。
【具体实施方式】
[0024] 下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
[0025] 实施例1 以95mL的0· Olmol/L的钥酸钠溶液为阳极液，以90mL的0· Olmol/L的氢氧化钠溶液 为阴极液，以铜片为阳极，以钛网为阴极，恒电压50V电解10min。将电解的产物用去离子水 清洗三次，然后放到鼓风干燥箱中恒温60°C烘干2h，将多次电解烘干后的产物放在马弗炉 中，在空气氛围下以2. 5°C /min的升温速度升温至500°C，然后恒温焙烧lh，，自然冷却至室 温。将得到的产物测试EDS以及XRD，如图1和图2。
[0026] 通过观察图1的EDS图，可以得到产物中只有Cu、Mo、0三种元素。通过观察图2 中的XRD图，可以确定得到的产物为CuMo0 4。
[0027] 实施例2 以95mL的0· 01m〇l/L的钥酸钠溶液为阳极液，以90mL的0· 01m〇l/L的氢 氧化钠溶液为阴极液，以铜片为阳极，以钛网为阴极，恒电流0.6A电解306S (电 解时间是根据Na+离子全部转移到阴极室所消耗的理论电量计算得到的，即
【权利要求】
1. 一种利用阳离子膜电解法制备钥酸铜的方法，其特征在于：以铜片为阳极，以惰性 电极为阴极，以浓度范围为0. 〇〇25~2. 5mol/L的Na2M〇04. 2H20溶液为阳极液，以pH范围为 (Γ14的酸溶液、碱溶液或者盐溶液为阴极液，采用阳离子膜电解钥酸钠溶液，采用恒流电解 或者恒压电解，所述的恒电流电解的电流密度范围为1. (TlOOmA/cm2,所述恒电压电解所采 用的电压范围KT300V，电解时电解液的温度范围从室温至90°C，电解:Γ30分钟，然后将得 到的产物清洗之后烘干，将烘干后的产物高温焙烧，高温焙烧是在空气氛围下将产物放到 一个容器中以2. 5~10°C /min的升温速率升温至45(T600°C，然后恒温焙烧l~5h，自然冷却 至室温，得到纯净的钥酸铜晶体。
2. 如权利要求1所述的一种利用阳离子膜电解法制备钥酸铜的方法，其特征在于：采 用一个电极槽进行电解，所述的电解槽是一个以铜片为阳极、以惰性电极为阴极、阳离子膜 为隔膜的双室电解槽。
3. 如权利要求1所述的一种利用阳离子膜电解法制备钥酸铜的方法，其特征在于：所 采用的阳离子膜为全氟磺酸阳离子交换膜。
4. 如权利要求1所述的一种利用阳离子膜电解法制备钥酸铜的方法，其特征在于：所 述的惰性电极为玻碳电极、石墨电极、钛电极（网)、或者钼电极（网）。
5. 如权利要求1所述的一种利用阳离子膜电解法制备钥酸铜的方法，其特征在于：所 述的阳极液的优选浓度范围为〇. 01、. 5mol/L。
6. 如权利要求1所述的一种利用阳离子膜电解法制备钥酸铜的方法，其特征在于：所 述的阴极液的优选pH范围为1~5。
7. 如权利要求1所述的一种利用阳离子膜电解法制备钥酸铜的方法，其特征在于：所 述的恒电流电解的优选电流密度范围为2(T50mA/ Cm2。
8. 如权利要求1所述的一种利用阳离子膜电解法制备钥酸铜的方法，其特征在于：所 述的恒电压电解的优选电压范围5(T100V。
9. 如权利要求1所述的一种利用阳离子膜电解法制备钥酸铜的方法，其特征在于：所 述烘干的过程是在鼓风干燥箱中3(T80°C恒温放置广2h。
10. 如权利要求1所述的一种利用阳离子膜电解法制备钥酸铜的方法，其特征在于：所 述的酸溶液为〇. 〇〇l~lmol/L的盐酸或者硫酸溶液，所述的碱溶液为0. 001~lmol/L的氢氧 化钠或者氢氧化钾溶液，所述的盐溶液为〇. 〇〇l~lmol/L的氯化钠或者碳酸钠溶液。
【文档编号】C25B1/00GK104099633SQ201410281170
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】张全生, 闵凡奇, 王昭勍, 李硕, 李细方, 李海燕, 王淼, 党国举 申请人:上海应用技术学院