一种制备高纯度二氧化钒的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备高纯度二氧化钒的方法，采用湿法冶金的方法直接合成四价钒水合物，经超声波和微波协同热处理得到二氧化钒颗粒。首先将钒的铵盐与还原剂进行混合加热，过滤得到四价钒水合物，经过超声波和微波协同热处理得到纯度为99.5％以上的二氧化钒颗粒。本发明专利技术工艺简单易用、设备要求低、操作方便、适应范围广、成本低，具有很好的社会效益和经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式涉及钒精细化工领域，更具体地，本专利技术的实施方式涉及一种制备高纯度二氧化钒的方法。
技术介绍
二氧化钒是一种具有相变性质的金属氧化物，其相变温度为68℃，相变前后结构的变化导致其产生对红外光由透射向反射的可逆转变，人们根据这一特性将其应用于制备智能控温薄膜领域。在《还原五氧化二钒制备二氧化钒粉末》中采用碳热法还原V2O5制备钒的低价氧化物VO2。用XRD分析生成物的相结构,用DSC/TGA的分析结果推测反应历程。结果表明:反应经历了674～710℃期间生成V6O13和710℃以上完全形成VO2的过程。将VO2与LAS玻璃复合烧结成陶瓷,对其进行阻温测试,结果表明:在室温至100℃间复合陶瓷电阻急骤下降,这是由VO2的半导体-金属相变效应引起的。在专利CN201210336670.1中提供了一种VO2的制备方法,包括前驱体的制备和前驱体的分解,前驱体为三钒酸铵,前驱体的分解包括以下步骤：将三钒酸铵前驱体放入真空或惰性气体环境,以3～15℃/min的速度升温至400～900℃,保温5min～300min,冷却,制得VO2粉末。本专利技术不需要蒸干溶剂来分离产品,直接以沉淀形式得到,大大降低制备过程的能耗,同时也可以简化制备工艺过程。制得的VO2具有窄的热滞,热滞宽度可达1℃。在含钒产品的制备方法中，超声波-微波协同使用的方案极少，中国专利
CN201310422188.4公开了一种采用微波-超声波制备薄片状NH4V3O8微晶的方法，制得厚度约为100～200nm的NH4V3O8薄片。目前还没有公开的技术将超声波-微波协同作用用于制备高纯度二氧化钒。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提供一种制备高纯度二氧化钒的方法，以期望利用超声波-微波协同热处理得到高纯度二氧化钒，简化反应流程，降低成本。为解决上述的技术问题，本专利技术的一种实施方式采用以下技术方案：一种制备高纯度二氧化钒的方法，它包括以下步骤：a、将纯水、钒酸氨和还原剂按照一定的比例混合，加热搅拌反应一段时间，过滤得到四价钒水合物；b、将四价钒水合物放入纯水中，用超声波和微波协同处理，得到纳米级四价钒水合物，将该纳米级四价钒水合物在真空中干燥，脱除水分，然后将所述纳米级四价钒水合物在氩气中加热得到二氧化钒颗粒。上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤a中所述还原剂为纯度≥99.9％的草酸。上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤a中所述钒酸氨为纯度≥99.9％的偏钒酸铵。上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤a中所述钒酸氨和还原剂的摩尔比为1:1～4。上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤a的反应温度为40～100℃，反应时间为40～120min。上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤a的反应液的pH值为7～12。上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤b中超声波的功率为2000～5000W，微波功率为3000～10000W。上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤b中超声波和微波协同处理的时间为10～100min。上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤b中所述在氩气中加热达到的温度为300～500℃。上述制备高纯度二氧化钒的方法的步骤b中所述在氩气中加热的时间为40～120min。步骤b在氩气中热处理的压强为常压，纯水与四价钒水合物的液固比为1:1～10。真空干燥的压强为0.1～10Pa、温度为50～100℃、时间为60～200min。步骤b中得到的液体经除杂并蒸发后可得到草酸铵。步骤a纯水加入量无严格限制。与现有技术相比，本专利技术的有益效果之一是：本专利技术以偏钒酸铵和草酸为原料，采用超声波和微波协同处理的方式，避免了二氧化钒颗粒的团聚，制备的二氧化钒纯度超过了99.5％；本专利技术方法本专利技术工艺简单易用、设备要求低、操作方便、适应范围广、成本低，具有很高的社会效益和经济效益。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1取1mol分析纯偏钒酸铵与2mol草酸混合均匀，加入1倍质量的纯水，采用氨水调节反应液的pH到7.0，反应40min，过滤分离得到四价钒水合物。将上述四价钒水合物放入2倍质量的纯水中，将超声波的功率调至2000W，微波的功率调至3000W,反应100min,过滤得到纳米级四价钒水合物。将纳米级四价钒水合物在0.1Pa、50℃的真空中干燥200min,得到无水纳米级四价钒水合物。将无水纳米级四价钒水合物在氩气中转型，热处理温度为300℃，时间120min,得到纯度为99.5％的二氧化钒粉末。实施例2取1mol分析纯偏钒酸铵与4mol草酸混合均匀，加入1倍质量的纯水，采用氨水调节反应液的pH到12.0，反应40min，过滤分离得到四价钒水合物。将上述四价钒水合物放入5倍质量的纯水中，将超声波的功率调至5000W，微波的功率调至10000W,反应40min,过滤得到纳米级四价钒水合物。将纳米级四价钒水合物在0.1Pa、100℃的真空中干燥60min,得到无水纳米级四价钒水合物。将无水纳米级四价钒水合物在氩气中转型，热处理温度为500℃，时间40min,得到纯度为99.5％的二氧化钒粉末。实施例3取1mol分析纯偏钒酸铵与3mol草酸混合均匀，加入1倍质量的纯水，采用氨水调节反应液的pH到10.0，反应60min，过滤分离得到四价钒水合物。将上述四价钒水合物放入3倍质量的纯水中，将超声波的功率调至4000W，微波的功率调至6000W,反应40min,过滤得到纳米级四价钒水合物。将纳米级四价钒水合物在0.1Pa、80℃的真空中干燥150min,得到无水纳米级四价钒水合物。将无水纳米级四价钒水合物在氩气中转型，热处理温度为400℃，时间80min,得到纯度为99.5％的二氧化钒粉末。尽管这里参照本专利技术的解释性实施例对本专利技术进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备高纯度二氧化钒的方法，其特征在于它包括以下步骤：a、将纯水、钒酸氨和还原剂按照一定的比例混合，加热搅拌反应一段时间，过滤得到四价钒水合物；b、将四价钒水合物放入纯水中，用超声波和微波协同处理，得到纳米级四价钒水合物，将该纳米级四价钒水合物在真空中干燥，脱除水分，然后将所述纳米级四价钒水合物在氩气中加热得到二氧化钒颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种制备高纯度二氧化钒的方法，其特征在于它包括以下步骤：a、将纯水、钒酸氨和还原剂按照一定的比例混合，加热搅拌反应一段时间，过滤得到四价钒水合物；b、将四价钒水合物放入纯水中，用超声波和微波协同处理，得到纳米级四价钒水合物，将该纳米级四价钒水合物在真空中干燥，脱除水分，然后将所述纳米级四价钒水合物在氩气中加热得到二氧化钒颗粒。2.根据权利要求1所述的制备高纯度二氧化钒的方法，其特征在于步骤a中所述还原剂为纯度≥99.9％的草酸。3.根据权利要求1所述的制备高纯度二氧化钒的方法，其特征在于步骤a中所述钒酸氨为纯度≥99.9％的偏钒酸铵。4.根据权利要求1所述的制备高纯度二氧化钒的方法，其特征在于步骤a中所述钒酸氨和还原剂的摩尔比为1:1～4。5.根据权利要求1所述的制备高...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷兆迁，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51