[發(fā)明專利]一種從含釩溶液制備二氧化釩的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710496093.5
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107117654B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 張一敏;張劉洪;劉濤;黃晶;陳鐵軍
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C01G31/02
• 分類號: C01G31/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發(fā)明涉及一種從含釩溶液制備二氧化釩的方法。其技術方案是：按催化劑與含釩溶液的固液比為5～20mg/L，將所述催化劑與所述含釩溶液置于反應釜中，在氫氣氣氛和100～250℃條件下攪拌0.5～4h，氫氣氣氛是指一次性通入氫氣至0.5～4MPa，固液分離，得到四價釩氧化物濾餅和濾液。再將所述四價釩氧化物濾餅真空干燥，在300～500℃和惰性氣氛的條件下煅燒0.5～2h，得到二氧化釩。所述含釩溶液的釩離子濃度為10～30g/L，所述含釩溶液中的釩離子以五價態(tài)的形式存在，所述含釩溶液的pH值為8～14；所述催化劑為氯化鈀、鈀、鉑中的一種。本發(fā)明具有工藝簡單、環(huán)境友好、生產效率高和能耗低的特點；用該方法制備的二氧化釩產率高和純度高。

技術領域

本發(fā)明屬于制備二氧化釩技術領域。具體涉及一種從含釩溶液制備二氧化釩的方法。

背景技術

二氧化釩是釩的重要化合物，其在68℃附近由低溫半導體單斜晶相轉變?yōu)楦邷亟鸺t石四方晶金屬相，伴隨光電性能的優(yōu)異突變，使二氧化釩材料應用于全息存儲材料、非線性電阻材料、建筑物的智能溫控玻璃、亞微米波輻射的調制器等領域，因此研究二氧化釩的制備具有重要意義。目前制備二氧化釩的主要方法有熱分解法、高溫還原法、化學法(或溶劑熱法)等。

“一種VO₂的制備方法”（CN201210336670.1）專利技術，提供了一種制備二氧化釩的方法，利用偏釩酸銨或釩酸銨溶液與還原劑和促進劑反應得到前驅體三釩酸銨，惰性條件下在400～900℃熱解三釩酸銨制備二氧化釩粉體，該方法盡管省去蒸干溶劑的步驟，但制備二氧化釩過程中，前驅體的制備和熱解使得流程較長，同時，反應溫度較高和能耗較大。

“一種雙溫區(qū)還原法制備二氧化釩的方法”（CN201310713533.X）專利技術，提出了一種二氧化釩的制備方法，將五氧化二釩粉末與高活性金屬置于密閉容器中的不同加熱區(qū)間，抽真空至規(guī)定負壓，其中高活性金屬置于600～1500℃區(qū)域，五氧化二釩置于500～600℃區(qū)域，利用加熱高活性金屬，使金屬與系統(tǒng)中的氧氣反應，從而降低整個系統(tǒng)的氧分壓，當氧分壓低于五氧化二釩的平衡氧分壓時，五氧化二釩被還原，從而制得二氧化釩。該方法分開了五氧化二釩與活性金屬，能獨立控制兩者的溫度，同時易于收集二氧化釩，但由于該方法以五氧化二釩粉末作為原料還原制備二氧化釩，還原溫度為500～1500℃，還原時間在10小時左右，該方法制得二氧化釩的工藝耗時更多，流程更長。

“一種二氧化釩粉體及其制備方法”（CN201110027219.7）專利技術，提出了一種二氧化釩粉體的制備方法，將帶羥基的羧酸溶解于雙氧水中，用氨水調節(jié)溶液的pH值大于7；然后加入硫酸氧釩反應，再加入有機溶劑，靜置，沉淀，分離，得到釩的過氧配合物；釩的過氧配合物和還原劑加入水中形成水溶液，經過水熱處理后得到二氧化釩粉體。該方法制得的釩的過氧配合物不需要經過高溫處理，溶于水后即可進行后續(xù)操作，相較于高溫還原法，該方法能耗雖低，但水熱反應時間為10小時以上，且原料硫酸氧釩的來源仍為五氧化二釩，工業(yè)生產的流程較長。

從已公開的資料來看，目前二氧化釩的制備技術大都是以偏釩酸銨、多聚釩酸銨或五氧化二釩為原料，通過前驅體的制備及熱解或高溫還原五氧化二釩的方法得到二氧化釩。偏釩酸銨和多聚釩酸銨大都由提釩工業(yè)所得的含釩溶液經銨鹽沉淀法所得；五氧化二釩由偏釩酸銨或多聚釩酸銨熱分解所得，偏釩酸銨或多聚釩酸銨的制備過程中大量產生氨氮廢水，前驅體的制備及熱解流程較為復雜，且前驅體熱解和五氧化二釩高溫還原的溫度較高，能耗高和生產成本高。因此以偏釩酸銨或多聚釩酸銨為原料制備二氧化釩需要三步：（1）含釩溶液經銨鹽沉淀制備偏釩酸銨或多聚釩酸銨，(2)以偏釩酸銨或多聚釩酸銨為原料制備前驅體，（3）前驅體熱解得到二氧化釩；若以五氧化二釩為原料制備二氧化釩需要三步：（1）含釩溶液經銨鹽沉淀制備偏釩酸銨或多聚釩酸銨，（2）偏釩酸銨或多聚釩酸銨熱分解制得五氧化二釩，（3）以五氧化二釩為原料在高溫及還原性氣氛下制備二氧化釩。綜上所述，現(xiàn)有的二氧化釩制備工藝存在著流程長、環(huán)境污染嚴重、生產時間長、能耗高的問題。

發(fā)明內容