[發明專利]磷鎢酸的制備方法

有效

• 申請號: 200810090195.8
• 申請日: 2008-04-14
• 公開（公告）號: CN101417793A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發明（設計）人: 李垠九;白龍浩
• 申請（專利權）人: 株式會社曉星
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁業平;張天舒

技術領域

本發明涉及一種有效地制備高質量的磷鎢酸的方法。

背景技術

一般而言，磷鎢酸由于具有優異的導電性而被用作燃料電池的 無機膜的材料，磷鎢酸還被用作酸催化劑和氧化催化劑。

根據常規方法，諸如鹽酸之類的無機酸用于由堿性鎢化合物制 備磷鎢酸的過程中。但是這種方法需要液-液萃取的操作，而液-液萃 取存在難以操作且使用有害溶劑的缺點。此外，為了獲得高純度的磷 鎢酸，需要重復萃取操作若干次，這會使該方法存在另一個缺點：由 于磷鎢酸的損失以及溶劑的過量使用而使得生產成本高。制備高質量 磷鎢酸的其它常規方法提出使用溶液狀態的堿性鎢化合物，并通過電 解反應來制備磷鎢酸，而這一方法的缺點在于，在大量生產磷鎢酸時 成本太高。

同時，使用離子交換樹脂來制備磷鎢酸的方法具有生產工藝簡 單、安全且生產成本低的優點。但是在使用離子交換樹脂的情況中， 在制備過程中會產生諸如磷鎢酸鈉之類的反應中間體或者有未反應 的鎢酸鈉存在，除非將這些物質有效地除去，否則可能不能獲得高質 量的磷鎢酸。產生這些反應中間體有多種原因，但主要是因為反應物 與離子交換樹脂的接觸而造成的，并且反應中間體的量可以根據接觸 條件的不同而發生變化。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備高質量磷鎢酸的安全且有效的方 法。

根據本發明的優選實施方案，為了達到所述目的，本發明提供 一種使用離子交換樹脂來制備磷鎢酸的方法，該方法是這樣進行的： 測定通過將原料溶液加入并使該原料溶液穿過第一離子交換樹脂而 制得的所得溶液的pH值，并基于某一pH值將所述的所得溶液分為 第一磷鎢酸溶液和第二磷鎢酸溶液。

根據本發明的另一優選實施方方案，所述的某一pH值為1。

根據本發明的再一優選實施方方案，在所得溶液被分為第二磷 鎢酸溶液之后，用純水代替原料溶液來沖洗第一離子交換樹脂，隨后 使沖洗后的所得溶液穿過第二離子交換樹脂，并且將所得溶液分類為 稀釋的磷鎢酸溶液。

根據本發明的又一優選實施方案，測定由第二離子交換樹脂所 制得的所得溶液的pH值，在該pH值大于等于5的情況中，用原料 溶液取代純水并再次使該原料溶液穿過第一離子交換樹脂。

附圖簡要說明

圖1為根據本發明制備磷鎢酸的示意性工藝流程圖。

圖2示出根據第一離子交換樹脂出口處的pH值，通過使用X 射線衍射儀(XRD)對產物的結構進行分析而得到的圖。

具體實施方式

下面將對本發明進行詳細描述。

根據本發明，磷鎢酸是這樣制備的：使用離子交換樹脂，將原 料溶液加入并使該原料溶液穿過第一離子交換樹脂，并測定所得溶液 的pH值。此時，如果所得溶液的pH值低于某一水平，則將其分類 為第一磷鎢酸溶液，而如果所得溶液的pH值高于某一水平，則將其 分類為第二磷鎢酸溶液。根據本發明，由于該工藝是基于在離子交換 樹脂出口處所測得的pH值，因此對該工藝的控制比較簡便而且更有 效，適合于制備高質量的磷鎢酸。

一般來說，堿性鎢化合物或磷酸鹽化合物被用作制備磷鎢酸的 原料溶液，并且在反應過程中，會產生作為反應中間體的磷鎢酸鈉 (Na₃PW₁₂O₄₀)及未反應的鎢酸鈉(Na₂WO₄)。當離子交換樹脂完 全失去其離子交換功能時，這些反應中間體會與磷鎢酸一同被包含在 最終產品中，結果使磷鎢酸的物理性質發生劣化，這是人們不期望的。 具體而言，當這樣的磷鎢酸用作催化劑時，催化劑的酸性會降低，并 且其作為催化劑的效率也會下降。此外，當這樣的磷鎢酸用于制備無 機膜時，氫離子擴散功能趨于降低。

本發明的發明人發現，在反應過程中，當有所述反應中間體生 成時，pH值和鈉的含量會發生改變。

在使用離子交換樹脂來制備磷鎢酸時，在離子交換樹脂的出口 處測定溶液的pH值，并且在干燥工藝之后，使用X射線衍射儀(XRD) 來分析磷鎢酸的結構，并對鈉的含量進行分析。其結果如表1所示。

[表1]