一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铝的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用阳离子膜电解制备钼酸铝的方法钼酸铝，属于无机材料领域。
技术背景
[0002]Al2 (MoO4) 3属于A 2 (MO4) 3结构类型的化合物，其中A=Y、Sc、In、Al以及从Ho到Lu的稀土金属，M=W、Mo，属于正交结构晶系，具有负的体热膨胀系数，由于A2 (MO4) 3结构具有比较大的相容性，可以容纳离子半径在67.5-107.5pm的+3价阳离子，因此可以通过改变A离子的种类或形成不同A2 (MO4)3结构类型的化合物的固溶体，可以改变晶体结构类型从正交相变单斜相转变的温度，从而制备热膨胀系数为正、负、零的材料。可在电子、光学和微机械等领域有潜在的应用价值。
[0003]商业上常用的无毒腐蚀抑制剂有三种主要类型:硼酸盐、磷酸盐、钼酸盐颜料。钼酸盐20多年来一直在商业上应用，并且其抗腐蚀能力相当于甚至在一定条件下超过铬酸盐和铅基颜料。钼酸盐颜料是铅基和铬酸基防腐蚀颜料的安全替代产品。
[0004]在Ag2MoO4合成方面，应用较多的方法主要包括:溶胶-凝胶法、喷雾热解法、固态合成、熔盐法、机械化学合成法、超声波法、模版法、水热法等。但是固态合成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(长达几小时甚至几天时间)。
[0005]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，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。
【发明内容】
[0006]本发明的目的为了解决上述的钼酸铝制备过程中反应时间长，最终所得的产物中杂质多等技术问题而提供一种采用阳离子膜电解法制备钼酸铝的方法，该方法具有反应时间短，最终所得的钼酸铝无杂质。
[0007]本发明的技术方案
一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铝的方法，具体包括如下步骤:
(I)、以铝片为阳极，以惰性电极为阴极，以含有去极化剂和钼酸钠的水溶液为阳极液，以酸溶液、碱溶液或盐溶液为阴极液，在阳离子膜为隔膜的双室电解槽中，采用恒流电解或恒压电解的方式，控制温度范围为室温至90°c，优选从室温至50°C进行电解含有去极化剂和钼酸钠的水溶液，直至Na+离子全部转移到阴极室；
所述惰性电极为玻碳电极、石墨电极、钛网或铂网；
所述含有去极化剂和钼酸钠的水溶液中，钼酸钠的浓度为0.005-2.5mol/L，优选为0.01-0.5mol/L，更优选为 0.lmol/L，去极化剂的浓度为 0.01-0.lmol/L ；
所述去极化剂为硝酸或硝酸钠；所述酸溶液为浓度为0.ΟΟΙ-lmol/L的盐酸水溶液或浓度为0.ΟΟΙ-lmol/L的硫酸水溶液；
所述碱溶液为浓度为0.001-lmol/L的氢氧化钠水溶液或浓度为0.ΟΟΙ-lmol/L的氢氧化钾水溶液；
所述盐溶液为浓度为0.001-lmol/L的氯化钠水溶液或浓度为0.ΟΟΙ-lmol/L的碳酸钠水溶液；
所述的阳离子膜为全氟磺酸阳离子交换膜；优选为美国杜邦公司生产的Naf1n全氟磺酸212型阳离子交换膜；
所述恒流电解的电流为0.08-0.8A，优选为0.4-0.8A，更优选为0.6A，电流密度为1-lOOmA/cm2，优选为 50-100mA/cm2，更优选为 75mA/cm2;
所述恒压电解的电压为10-300V，优选为20-150V，更优选为20V ；
(2)、电解完后，将在阳极室得到的产物用去离子水边清洗边过滤，以便将Na+及去极化剂清洗干净，得到的滤饼控制温度为300-400°C干燥l_4h，即得钼酸铝。
[0008]本发明的有益效果
本发明的一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铝的方法，由于制备过程中采用的阳离子膜具有一定的选择透过性，特别是Naf1n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+离子杂质对最终产品钼酸铝纯度的影响，因此本发明的制备方法具有最终所得的钼酸铝产物纯度高，无杂相的特点。
[0009]进一步，本发明的一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铝的方法，其反应时间短，从具体的实施例中可以看出，其电解制备时间不足0.5h，即可得到纯净的钼酸铝，因此后续处理简单，从而制备成本降低。
[0010]进一步，本发明的一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铝的方法，所用的阴极液范围广，酸液、碱液及盐液均可以，另外，电解过程无论是恒流电解或恒压电解的方式，都能得到纯净的钼酸铝。
[0011]进一步，本发明的一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铝的方法，由于仅需一步电解即可制备出钼酸铝，因此其制备过程工艺简单，容易操作，投资小，合成量大，可直接应用于工业化生产。
【附图说明】
[0012]图la、实施例1中得到的钼酸铝的EDS图；
图lb、实施例1中得到的钼酸铝的XRD图；
图2a、实施例2中得到的钼酸铝的EDS图；
图2b、实施例2中得到的钼酸铝的XRD图；
图3a、实施例3中得到的钼酸铝的EDS图；
图3b、实施例3中得到的钼酸铝的XRD图；
图4a、实施例4中得到的钼酸铝的EDS图；
图4b、实施例4中得到的钼酸铝的XRD图。
【具体实施方式】
[0013]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。
[0014]本发明的各实施例中所用的全氟磺酸阳离子交换膜是美国杜邦公司生产的Naf1n全氟磺酸212型阳离子交换膜。
[0015]实施例1
一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铝的方法，具体包括如下步骤:
(1)、以铝片为阳极，以惰性电极为阴极，以95ml含有去极化剂和钼酸钠的水溶液为阳极液，以90ml酸溶液为阴极液，在阳离子膜为隔膜的双室电解槽中，采用恒压电解的方式，控制温度范围为室温至50°C恒压电解含有去极化剂和钼酸钠的水溶液1min ;
所述惰性电极为钛网；
所述含有去极化剂和钼酸钠的水溶液中，钼酸钠的浓度为0.lmol/L，去极化剂的浓度为0.01mol/L，所述去极化剂为硝酸；
所述酸溶液为浓度为0.lmol/L的盐酸水溶液；
所述阳离子膜为Naf1n全氟磺酸212型阳离子交换膜；
所述恒压电解的电压为20V;
(2)、电解完后，将在阳极室得到的产物用去离子水边清洗边过滤，以便将Na+及去极化剂清洗干净，得到的滤饼控制温度为300°C干燥2h，即得纯净的钼酸铝晶体。
[0016]采用德国布鲁克ALX公司的4010型X射线探测仪对上述所得的钼酸铝进行测定，其EDS图如图1a所示，从图1a中可以看出，得到产物中只有Al、Mo、O三种元素，由此表明了本发明采用阳离子膜电解法制备钼酸铝的方法所得的钼酸铝为纯相，无杂质。
[0017]采用德国布鲁克AXS公司的D8 Advance型X-射线衍射仪对上述所得的钼酸铝进行测定，其XRD图如图1b所示，从图1b中可以看出，得到的产物为Al2 (MoO4) 3。
[0018]实施例2
一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铝的方法，具体步骤如下:
(1)、以铝片为阳极，以惰性电极为阴极，以95ml含有去极化剂和钼酸钠的水溶液为阳极液，以90ml酸溶液为阴极液，在阳离子膜为隔膜的双室电解槽中，采用恒流电解的方式，控制温度范围为室温至50°C电解含有去极化剂和钼酸钠的水溶液1min ；
所述惰性电极为钛网；
所述含有去极化剂和钼酸钠的水溶液中，钼酸钠的浓度为0.lmol/L，去极化剂的浓度为0.0lmol/L，所述去极化剂为硝酸；
所述酸溶液为浓度为0.lmol/L的盐酸水溶液；
所述阳离子膜为Naf1n全氟磺酸212型阳离子交换膜；
所述恒流电解的电流为0.6A，电流密度为75mA/cm2;
(2)、电解完后，将在阳极室得到的产物用去离子水边清洗边过滤，以便将Na+及去极化剂清洗干净，得到的滤饼控制温度为300°C干燥2h，即得纯净的钼酸铝晶体。
[0019]采用德国布鲁克ALX公司的4010型X射线探测仪对上述所得的钼酸铝进行测定，其EDS图如图2a所示，从图2a中可以看出，得到产物中只有Al、Mo、O三种元素，由此表明了本发明采用阳离子膜电解法制备钼酸铝的方法所得的钼酸铝为纯相，无杂质；
采用德国布鲁克AXS公司的D8 Advance型X-射线衍射仪对上述所得的钼酸铝进行测定，其XRD图如图2b所示，从图2