[發明專利]利用失效的釩電池負極電解液制取M相VO

在審

• 申請號: 201911018489.4
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110734088A
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 劉波;彭穗;姚潔
• 申請（專利權）人: 成都先進金屬材料產業技術研究院有限公司
• 主分類號: C01G31/02
• 分類號: C01G31/02;H01M10/54
• 代理公司: 51124 成都虹橋專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 黃鑫

本發明公開了一種利用失效的釩電池負極電解液制取M相VO₂的方法，屬于二氧化釩技術領域，包括以下步驟：(1)取失效的釩電池負極電解液，于30～100℃溫度下攪拌1～6h；(2)向步驟(1)所得電解液加入氧化劑進行氧化反應，氧化反應結束后向電解液中加入沉淀劑調節pH至3～6，固液分離，洗滌，得到黑色沉淀；(3)將黑色沉淀煅燒后，得到VO₂粉體。本發明以失效的釩電池電解液為原料，實現了資源回收再利用，降低了VO₂的制備成本；同時本發明的工藝簡單，適合工業化應用；制備得到的VO₂純度高、附加值高、結晶度高，可以廣泛的應用于智能窗、光電開關、熱敏電阻等領域。

技術領域

本發明屬于二氧化釩技術領域，具體涉及一種利用失效的釩電池負極電解液制取M相VO₂的方法。

背景技術

二氧化釩具有A相、M相、B相、R相等多種晶相，其中，M相VO₂在68℃左右具有相變特性，由單斜結構M相轉變成四方金紅石結構的R相，且隨著溫度的升高和降低這一過程可逆，同時，隨著相變的發生，其透射率、反射率、電阻率、磁化率等均發生突變，因此，VO₂被廣泛的應用于智能窗、光電開關、熱敏電阻等領域。

目前，VO₂粉體制備方法主要有水熱法、熱分解法、溶膠凝膠法、氣相沉積法、化學沉積法等。按照原料劃分可以分為四類，第一類是以五價釩源加還原劑，還原劑多為醇類、有機酸等，通過水熱法還原制備得到VO₂；第二類是以四價釩源為原料，通過化學沉淀或者水熱法得到水解產物，最后經過高溫熱處理得到VO₂；第三類是以四價釩產品直接高溫熱分解，如硫酸氧釩，草酸氧釩等；第四類是含釩有機物為基體材料，通過高溫熱分解得到目標產物，如三異丙醇氧釩，乙酰丙酮氧釩，三乙酰丙酮釩等。

CN102910675A公開了一種VO₂納米片材料的制備及其應用，以乙二醇，丙三醇，赤蘚醇，木糖醇，甘露醇，山梨醇，果糖，葡萄糖等中的一種或多種為還原試劑，以V₂O₅，NH₄VO₃，VOPO₄，VOCl₃，VO(C₃H₇O)₃中的一種或者多種為釩源。還原溫度為100-180℃，反應時間為10-40小時。通過水熱反應制備得到晶相單一，形貌均一的高品質VO₂納米片材料。

CN105819508A公開了一種噴霧熱解法制備VO₂(M)納米粉體及薄膜的方法，將偏釩酸銨加入到乙二醇溶劑中加熱攪拌，最終形成濃度為0.02mol/L均勻透明的前驅物溶液，然后用霧化器將前驅體霧化成小液滴，由載氣將小液滴噴到加熱的基底，前驅體會在基底上發生分解，沉積一段時間后收集產物即得到VO₂(M)粉體或薄膜。

CN104071843A公開了一種單分散的M相二氧化釩納米顆粒的制備方法，將五氧化二釩、二水合草酸和水按照摩爾比為1～2.5：1：500～800的比例相混合得到前驅體溶液，再將前驅體溶液置于密閉狀態，于溫度為200～260℃下反應至少1d，得到正交二氧化釩粉體，之后，將正交二氧化釩粉體置于氮氣氣氛中，于300～600℃下退火至少0.5h，制得粒徑為60～80nm的單分散的M相二氧化釩納米顆粒。

上述提及制備VO₂的方法中，首先，對原料純度的要求都比較高，因為二氧化釩中某些非特定雜質離子會使其相變功能變差，繼而影響材料的使用功能。其次，如果采用五價釩源為原料，必須增加還原步驟，工藝復雜，流程長；若采用四價釩源，如硫酸氧釩和草酸氧釩等，這種原料本身制備較為困難，且對純度要求高；若采用有機釩源則會造成VO₂制備成本過高。