一種亞微米級(jí)三氧化二釩粉體的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種亞微米級(jí)三氧化二釩粉體的制備方法，主要包括以下步驟：(1)配制草酸溶液；(2)將草酸溶液加熱，加入五氧化二釩粉體，攪拌下反應(yīng)，直至完全溶解，得到草酸氧釩溶液；(3)向草酸氧釩溶液中緩慢加入氨水，攪拌下反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀；(4)沉淀過(guò)濾后烘干，得到高活性前驅(qū)體；(5)前驅(qū)體置于惰性氣氛中焙燒，得到亞微米級(jí)三氧化二釩粉體。本發(fā)明方法得到的三氧化二釩粉體產(chǎn)品純度高，物相單一；顆粒類球狀，大小均勻，粒度小于1μm，在亞微米級(jí)別，顆粒表面活性高，有利于進(jìn)一步加工使用。且本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，易于操作，成本低，無(wú)需在氫氣或其它還原氣氛下進(jìn)行，安全性高，三廢處理量少，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種亞微米級(jí)三氧化二釩粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于化工材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種亞微米級(jí)三氧化二釩粉體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]V2O3有兩個(gè)與溫度有關(guān)的相變。在約160K發(fā)生低溫反鐵磁絕緣相(AFI)到高溫順磁金屬相(PM)的一級(jí)相變，電阻率變化呈負(fù)溫度系數(shù)(NTC)特性，單晶電阻率突變達(dá)7個(gè)數(shù)量級(jí)。在約350K到540K的范圍發(fā)生低溫順磁金屬相(PM)到高溫順磁金屬相(PM)的二級(jí)相變，電阻率變化呈正溫度系數(shù)(PTC)特性，同時(shí)磁化率，光透射率和反射率也產(chǎn)生突變。
[0003]V2O3材料具有優(yōu)異的光、電、磁性質(zhì)，不但可以作為熱電開(kāi)關(guān)、磁開(kāi)關(guān)、光開(kāi)關(guān)、時(shí)間開(kāi)關(guān)，而且在氣敏傳感器、全息存儲(chǔ)材料、電熱致變色顯示材料、非線性電阻材料等方面具有廣泛的應(yīng)用。
[0004]V2O3粉體的制備方法有采用石墨或碳與五氧化二釩混合，高溫下還原得到三氧化二釩粉體，但得到的粉體顆粒粗大，且物相不純，容易生成其它低價(jià)氧化釩相;也有在出氣氛或其它還原氣氛中還原V2O5粉體或分解釩的前驅(qū)體NH4V03、V0Cl2、氧釩(IV)堿式碳酸銨來(lái)制備三氧化二釩粉體，但采用氫氣等還原氣作為還原劑時(shí)，存在著爆炸的安全隱患，對(duì)反應(yīng)設(shè)備及操作控制要求較高;在他氣氛中700°C熱分解含肼釩鹽可制得10?40μπι V2O3粉體，該方法反應(yīng)條件溫和，但前驅(qū)體較難獲得。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種亞微米級(jí)三氧化二釩粉體的制備方法。
[0006]—種亞微米級(jí)三氧化二釩粉體的制備方法，包括以下步驟:
[0007](I)配制草酸溶液；
[0008](2)將草酸溶液加熱至40?100°C，加入五氧化二釩粉體，攪拌下反應(yīng)，直至完全溶解，得到草酸氧釩溶液;反應(yīng)溫度的高低直接影響反應(yīng)速度的快慢；
[0009](3)向草酸氧釩溶液中緩慢加入質(zhì)量濃度為I %?28 %，優(yōu)選為10 %?20 %的氨水，攪拌下反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀；
[0010](4)沉淀過(guò)濾后在80?200°C烘干，得到前驅(qū)體；
[0011](5)前驅(qū)體置于惰性氣氛中焙燒，焙燒溫度為600?1100°C，優(yōu)選為750?1000°C;時(shí)間為0.2?6h，優(yōu)選為0.5?3h;得到亞微米級(jí)三氧化二釩粉體。
[0012]步驟(3)中，所述草酸氧釩溶液中若含有不溶物雜質(zhì)，需先過(guò)濾去除不溶物雜質(zhì)，再加入氨水。
[0013]步驟(I)中，所述草酸溶液為草酸水溶液，濃度為0.1?13mol/L，優(yōu)選為5?1moI/
L0
[0014]步驟(2)中，加入五氧化二釩與草酸的質(zhì)量比為1:(I?6);考慮五氧化二釩的完全反應(yīng)程度和節(jié)約草酸的使用量，加入五氧化二釩與草酸的質(zhì)量比優(yōu)選為1: (2?5)。反應(yīng)過(guò)程中會(huì)放熱并產(chǎn)生大量氣體，需控制五氧化二釩的加入速度。
[0015]步驟⑶中，加入氨水的終點(diǎn)為pH=8?14，優(yōu)選為pH=8?10。
[0016]步驟(4)中，為在80?200°C烘干24?96h，保證前驅(qū)體烘干以便后續(xù)操作。
[0017]步驟(5)中，所述惰性氣體為氬氣或氮?dú)狻?br>[0018]本發(fā)明制備三氧化二釩的原理為:采用草酸溶液將五氧化二釩還原為草酸氧釩溶液，然后加入氨水使其沉淀得到高活性的前驅(qū)體，前驅(qū)體在高溫惰性氣氛下焙燒進(jìn)一步還原得到亞微米級(jí)三氧化二釩粉體。
[0019]本發(fā)明的有益效果為:
[0020](I)設(shè)備原料簡(jiǎn)單，廉價(jià)易得，成本低;工藝簡(jiǎn)單，易于操作，無(wú)需在氫氣或其它還原氣氛下進(jìn)行，安全性高，三廢處理量少，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0021](2)工藝過(guò)程沒(méi)有引入其它金屬雜質(zhì)元素，產(chǎn)品純度高，物相單一。
[0022](3)本發(fā)明方法得到的三氧化二釩粉體顆粒類球狀，大小均勻，粒度小于Ιμπι，在亞微米級(jí)別，顆粒表面活性高，有利于進(jìn)一步加工使用。
[0023](4)本發(fā)明方法還可以用于三氧化二釩的共沉淀?yè)诫s，以改變?nèi)趸C的相變溫度等特性，相比于固相摻雜，該法摻雜更加均勻。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明一種亞微米級(jí)三氧化二釩粉體的制備工藝流程；
[0025]圖2為實(shí)施例3制備得到的三氧化二釩粉體的XRD譜圖；
[0026]圖3為實(shí)施例3制備得到的三氧化二釩粉體的掃描電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說(shuō)明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0028]實(shí)施例1:
[0029]采用分析純草酸和去離子水配制5mol/L的草酸溶液1L，加熱至70°C，加入10g五氧化二釩粉體(純度4N)，攪拌反應(yīng)使之完全溶解;待溶液冷卻后過(guò)濾，除去不溶雜質(zhì);濾液中加入1wt %濃度氨水產(chǎn)生沉淀至pH= 8?9 ；沉淀物過(guò)濾后放入烘箱中100 °C烘干36h，得到的高活性前驅(qū)體置于氬氣氣氛中于800°C焙燒lh，氬氣氣氛下降溫冷卻至室溫，得到黑色的三氧化二釩粉體產(chǎn)品，顆粒類球狀，大小均勻，粒度小于Iym，在亞微米級(jí)別。ICP-AES分析產(chǎn)品純度大于99.8%。
[0030]實(shí)施例2:
[0031]采用化學(xué)純草酸和去離子水配制8mol/L的草酸溶液1L，加熱至80°C，加入200g五氧化二釩粉體(純度4N)，攪拌反應(yīng)使之完全溶解;待溶液冷卻后過(guò)濾，除去不溶雜質(zhì);濾液中加入15wt %濃度氨水沉淀至pH=9左右;沉淀物過(guò)濾后放入烘箱中120 °C烘干48h，得到的前驅(qū)體置于氬氣氣氛中于900°C焙燒1.5h，氬氣氣氛下降溫冷卻至室溫，得到黑色的三氧化二釩粉體產(chǎn)品，顆粒類球狀，大小均勻，粒度小于Ιμπι，在亞微米級(jí)別。ICP-AES分析產(chǎn)品純度大于99.5%。
[0032]實(shí)施例3:
[0033]采用優(yōu)級(jí)純草酸和去離子水配制lOmol/L的草酸溶液2L，加熱至90°C，加入400g五氧化二釩粉體(純度4N)，攪拌反應(yīng)使之完全溶解;待溶液冷卻后過(guò)濾，除去不溶雜質(zhì);濾液中加入20wt %濃度氨水沉淀至pH= 10左右;沉淀物過(guò)濾后放入烘箱中120 °C烘干72h，得到的前驅(qū)體置于氬氣氣氛中于950°C焙燒2h，氬氣氣氛下降溫冷卻至室溫，得到黑色的三氧化二釩粉體產(chǎn)品。ICP-AES分析產(chǎn)品純度大于99.9 %。粉體的XRD譜圖如圖2所示，衍射峰尖銳，無(wú)雜峰。粉體的掃描電鏡照片如圖3所示，顆粒類球狀，大小均勻，粒度小于Ιμπι，在亞微米級(jí)別。
[0034]實(shí)施例4:
[0035]采用分析純草酸和去離子水配制6mol/L的草酸溶液1L，加熱至60 °C，加入100g五氧化二釩粉體(純度4N)，攪拌反應(yīng)使之完全溶解;待溶液冷卻后過(guò)濾，除去不溶雜質(zhì);濾液中加入25的％濃度氨水沉淀至?!1=10左右;沉淀物過(guò)濾后放入烘箱中150°(:烘干9611，得到的前驅(qū)體置于氬氣氣氛中于1000°C焙燒3h，氬氣氣氛下降溫冷卻至室溫，得到黑色的三氧化二釩粉體產(chǎn)品，顆粒類球狀，大小均勻，粒度小于Ιμπι，在亞微米級(jí)別。ICP-AES分析產(chǎn)品純度大于99.3%。
[0036]
【申請(qǐng)人】聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何簡(jiǎn)單變換，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種亞微米級(jí)三氧化二釩粉體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)配制草酸溶液； (2)將草酸溶液加熱至40?100°C，加入五氧化二釩粉體，攪拌下反應(yīng)，直至完全溶解，得到草酸氧釩溶液；(3)向草酸氧釩溶液中緩慢加入質(zhì)量濃度為I%?28 %的氨水，攪拌下反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀； (4)沉淀過(guò)濾后在80?200°C烘干，得到前驅(qū)體； (5)前驅(qū)體置于惰性氣氛中焙燒，焙燒溫度為600?1100°C，時(shí)間為0.2?6h，得到亞微米級(jí)三氧化二釩粉體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞微米級(jí)三氧化二釩粉體的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述草酸氧釩溶液中若含有不溶物雜質(zhì)，需先過(guò)濾去除不溶物雜質(zhì)，再加入氨水。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞微米級(jí)三氧化二釩粉體的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述草酸溶液為草酸水溶液，濃度為0.1?13mo 1/L。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞微米級(jí)三氧化二釩粉體的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，加入五氧化二釩與草酸的質(zhì)量比為1:(I?6)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞微米級(jí)三氧化二釩粉體的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，加入氨水的終點(diǎn)為pH=8?14。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞微米級(jí)三氧化二釩粉體的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述惰性氣體為氬氣或氮?dú)狻?br>【文檔編號(hào)】C01G31/02GK106044854SQ201610639345
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月5日 公開(kāi)號(hào)201610639345.0, CN 106044854 A, CN 106044854A, CN 201610639345, CN-A-106044854, CN106044854 A, CN106044854A, CN201610639345, CN201610639345.0
【發(fā)明人】彭程, 王星明, 張碧田, 段華英, 孫靜, 石志霞, 何芬
【申請(qǐng)人】北京有色金屬研究總院