[發明專利]一種穩定的鈮前驅體的制備及應用

無效

• 申請號: 201110249130.5
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102951683A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 王艷芹;張宇;盧冠忠;劉曉暉;任家文;劉慧慧;郭耘;郭楊龍;王筠松;張志剛;龔學慶
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C01G33/00
• 分類號: C01G33/00;C01B25/37
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種可溶性鈮前驅體溶液的制備方法及其在含鈮多孔材料中的應用，尤其是應用于含鈮多孔孔材料的制備。

背景技術

鈮材料是一類新型功能性材料，在酸催化，氧化，水解反應中有著良好的應用，同時在電化學，超導材料，光學材料中也有潛在的應用。相對應地在材料制備過程中可以應用的鈮的可溶性鹽卻只有鹵素化合物中有限的幾種，最常用的是五氯化鈮，其是通過金屬鈮和氯氣或氯化氫氣體作用或是在碳存在的條件下通過無水Nb₂O₅和氯氣作用而制備的，因而成本很高，不能滿足工業生產的要求。尋找可以替代的廉價可溶性鈮鹽是突破的關鍵。

在已有的研究中發現鈮易于和有機化合物生成絡合物，重要的有機配體有有機含氧酸(草酸，檸檬酸，酒石酸)，多元酚，胺等，鈮的有機配合物很穩定，一般比無機絡合物更穩定，且大多數絡合物易溶于水，而且溶解度大大高于HF以外的所有無機酸的溶解度，因而在冶金，分析，材料合成等方面占有越來越重要的地位。其中關于可溶性鈮鹽研究多數都在可溶性有機酸中，如中國專利(CN?1935772)等利用草酸為配位有機酸制備出了草酸鈮可溶性鈮前軀體，但是其制備過程復雜，所得草酸鈮前驅體為工業級、純度不高。因此尋找價格低廉且配位穩定的新的有機酸配體以制備高純度的鈮的可溶性鹽成為研究的重點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可溶性鈮溶液的制備方法，并將其應用于多孔含鈮材料的制備中。本發明的目的還在于提供原料成本低，工藝制備簡單，便于工業化的工藝過程。

本發明的具體技術方案如下：

本發明的可溶性鈮鹽的制備方法，其特征包括以下步驟：按氫氟酸與鈮化合物的摩爾比為5-10∶1加入含鈮化合物，控制反應溫度60-100℃，控制反應時間12-24小時或至溶液完全變澄清。將上述溶液用堿液滴定至堿性，得到氫氧化鈮沉淀，過濾洗滌至中性后，干燥稱重作為定量的基準。

按照酒石酸和鈮摩爾比5-15∶1配置一定濃度的酒石酸溶液。控制溶液pH在1-2的范圍內。之后將干燥的氫氧化鈮沉淀加入到上述酒石酸溶液中，分散均勻。進一步的將上述鈮酒石酸懸濁液，控制在溫度70-100℃范圍內，加熱24-48h，或直到溶液變澄清。所得到的酒石酸鈮溶液濃度可調，酸度可以調，配位狀態可調，并且可以長期穩定存在。關于其濃度的定量可以通過電感耦合等離子發射光譜(ICP)完成。

本發明的主旨在于通過簡單的后續處理將五氧化二鈮原料轉變為不同濃度的鈮的可溶性前驅液，以作為價格昂貴的可溶性鈮鹽的替代品(如五氯化鈮)。前軀體成分單一，結構穩定，應用廣泛，具有較好的工業應用前景。用此前軀體可以制備出多種鈮材料，其中在孔材料制備中的表現尤為突出。

下面用實例來說明本發明的技術方案，但本發明的保護范圍不限于此。

具體實施方式

實施例1利用酒石酸鈮制備介孔鈮硅材料。

用去離子水配制pH＝1的鹽酸水溶液；稱取1-2g?P₁₂₃溶于上述鹽酸溶液中，待P₁₂₃完全溶解后加入一定濃度的酒石酸鈮溶液，其中酒石酸溶液中鈮含量固定但是酒石酸的量可調。連續攪拌1h后逐滴加入正硅酸乙酯(TEOS)，保證Nb/模板劑/TEOS/溶劑的摩爾比在1/0.2-0.5/1-5/20-100的比例下，35℃下攪拌24h后，將漿液轉移至帶聚四氟乙烯襯里的不銹鋼壓力釜內，于100℃晶化24h。經離心分離后，將沉淀物用去離子水洗滌至pH＝7，然后在60℃干燥過夜，研磨，再置于馬弗爐中于550℃焙燒6小時，即制得所需的Nb-SBA-15介孔硅基含鈮材料，鈮硅材料的比表面積在450-650m².g^-1范圍內可調。并且不同鈮含量的酒石酸前驅體最終得到的Nb-SBA-15中鈮含量也不同。

實施例2利用酒石酸鈮制備介孔氧化鈮材料