一种同步制备物相纯α-MoO3和β-MoO3的方法技术

本发明专利技术涉及一种同步制备物相纯α

【技术实现步骤摘要】
一种同步制备物相纯
α-MoO3和
β-MoO3的方法


[0001]本专利技术涉及一种同步制备物相纯α-MoO3和β-MoO3的方法；属于钼化工品与钼冶金炉料生产制备


技术介绍

[0002]三氧化钼可用于制备难熔合金、催化剂、抑烟剂、涂料、精密陶瓷等。当前，市售纯三氧化钼主要由钼酸铵焙解法或钼焙砂升华法制备，其主体物相为正交晶型α-MoO3，形貌多为针条状。相对而言，单斜晶型β-MoO3在市场上较为少见。作为一种介稳态晶体，β-MoO3拥有独特的光、电、催化性能，在甲醇催化制甲醛、光致变色和电致变色玻璃、粉末冶金拉丝成材等领域应用潜力巨大。另外，β-MoO3微观形貌呈现为球状，所以它也可用于加工球形二硫化钼。
[0003]目前，工业制备物相纯α-MoO3的技术已较为成熟，但制备物相纯β-MoO3的技术还有待完善和突破。钼酸蒸发/喷雾干燥-热解法(CN201410566697.9、CN201810361943.5)是制备球形β-MoO3的经典方法，该方法能实现产品粒度可控、形貌均一，但是存在工序繁琐、耗时长、产量低等问题。钼蒸气骤冷法(CN201510633528.7)制备球形β-MoO3工序少、单批产量较大，但是大量气体同步骤冷对设备及操作要求高，另外间歇式抽风和冷热交替也会导致能耗高和产能下降。
[0004]如若能在钼蒸气缓慢冷却过程制备球形β-MoO3，则可轻易实现连续化生产，对设备和操作的要求、对能耗的需求也会大大降低。通常钼蒸气缓慢冷却至700-790℃就会大量凝华，在此温度下只有α-MoO3是稳定的，所以其优先析出。剩下部分钼蒸气来不及凝华，直接进入低温段，则生成β-MoO3。但是，由于先生成的α-MoO3会随气流进入低温段，低温段的β-MoO3将不可避免被污染，这样的情形即便在钼蒸气骤冷过程也是常见的。
[0005]综上可知，开发出一种连续高效、低能耗、适用于简单设备生产物相纯β-MoO3的方法仍具有挑战。

技术实现思路

[0006]基于三氧化钼高温升华、凝华和晶型转变特性与规律，本专利技术提出了钼蒸气梯度冷却-筛分同步制备物相纯α-MoO3和β-MoO3的方法，其方案包括：
[0007]以三氧化钼蒸汽为处理对象，通过抽风使得一部分钼蒸气在高温段冷却凝华，形成物相纯α-MoO3层，另一部分钼蒸气经抽风穿过α-MoO3层和中温段的陶瓷过滤器，在低温段凝华生成物相纯β-MoO3；所述三氧化钼蒸汽的温度大于750℃；所述高温段的温度大于等于600℃；所述中温度段的温度为450-600℃；所述低温段的温度小于450℃。
[0008]作为优选方案，本专利技术一种同步制备物相纯α-MoO3和β-MoO3的方法，以工业氧化钼或纯三氧化钼为原料，经焙烧产生三氧化钼蒸气。
[0009]作为进一步的优选方案，上述的三氧化钼蒸气是在空气气氛、800-1100℃下焙烧工业钼焙砂或纯三氧化钼产生，蒸气浓度为0.1-2g/L。钼蒸气浓度会显著影响β-MoO3产品
的粒度，若需要控制其粒度小于1μm，钼蒸气浓度可进一步优选为0.1-1g/L。
[0010]作为优选方案，本专利技术一种同步制备物相纯α-MoO3和β-MoO3的方法，上述的α-MoO3层位于700-750℃凝华段，厚度大于3cm，形成条件为：通过调整抽风强度，使钼蒸气以0.5-2cm/s速率流动冷却，流经管道的温度梯度为10-20℃/cm，该过程需持续5-30min、优选为5-20min。经诱导形成的α-MoO3层透气良好，对粒度大于5μm的α-MoO3具有过滤作用，可以减轻后续陶瓷过滤器的滤留量。在α-MoO3层形成后，将流速提高至2-5cm/s。通常，过快的蒸气流速不利于初期形成α-MoO3过滤层，但有利于提高β-MoO3的产率并降低其粒度。
[0011]作为优选方案，本专利技术一种同步制备物相纯α-MoO3和β-MoO3的方法，上述的陶瓷过滤器为多孔莫来石，孔隙率大于75％，孔径为0.5-3μm，厚度为5-20cm，安装于中温段；所述陶瓷过滤器失效后处置方法为：将其置于800-1100℃高温段焙烧，将孔隙中凝华物蒸发出来后，再重复利用。在中温冷却段安装陶瓷过滤器，主要针对细粒α-MoO3(<5μm)进行过滤，以避免其随气流进入低温段。相对其他材料，莫来石能抵抗气态、液态、固态三氧化钼的腐蚀。在α-MoO3嵌入其孔隙后，可直接通过高温焙烧，使其挥发分离。在此过程，无论是二次焙烧过程产生的钼蒸气，还是焙烧后留下的多孔陶瓷体，都可以进行重复利用。
[0012]本专利技术制备的物相纯α-MoO3包括位于700-750℃凝华段的α-MoO3层，和600-700℃冷却段的凝华物，其外观为针条状，属于正交晶型。该物相纯α-MoO3越靠近高温段则粒度越粗，在700-750℃段粒度最高能达到几百微米，在600-700℃冷却段粒度为几至几十微米。
[0013]本专利技术所制备物相纯β-MoO3，主要收集于450℃以内的低温段(冷却段)，目视为黄绿色，微观形貌为球状，粒度为50nm-5μm，属于单斜晶型。
附图说明
[0014]附图1为实施例1所得α-MoO3的XRD图；
[0015]附图2为实施例1所得β-MoO3的XRD图；
[0016]附图3为实施例1所得α-MoO3的电镜图；
[0017]附图4为实施例1所得β-MoO3的电镜图；
[0018]附图5为实施例2所得β-MoO3的电镜图；
[0019]附图6为实施例3所得β-MoO3的电镜图；
[0020]附图7为对比例1所得产品的XRD图；
[0021]附图8为对比例2所得β-MoO3的电镜图。
具体实施方式
[0022]下面结合实施例对本专利技术做进一步解释和说明，本专利技术权利要求的保护范围不受以下实施例限制。
[0023]实施例1：
[0024]将陶瓷过滤器(平均孔径2μm)安装至卧式管炉右侧450-550℃中温段，将布袋安装在右侧出口(小于100℃)区域。从左侧将装有纯三氧化钼的石英坩埚推至1050℃焙烧，产生浓度为1g//L钼蒸气，向右抽风使蒸气以1cm/s速率流动至冷却段，15min后，右侧700-720℃冷却段形成了厚度约4cm的α-MoO3层。此后，加大抽风强度使气体流速为2cm/s，持续60min。为避免原料不足，焙烧过程中可随时从左侧进行多次装料。焙烧结束后，分别取出550-750
℃冷却段产物和小于450℃冷却段产物。对这两部分产品进行XRD检测，结果如图1和图2所示。通过与标准纯物质卡片对比发现，高温冷却段产物为物相纯α-MoO3，低温冷却段为物相纯β-MoO3。对两部分产品微观形貌也进行了观察，如图3和图4所示。由图可知，高温段产品全部为片条状，低温段产品全部为直径1-2μm均一球体。
[0025]实施例2：
[0026]在实例1形成的α-MoO3层的基础上，将气体流速调慢为1cm/s，其他条件不变。图5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同步制备物相纯α-MoO3和β-MoO3的方法，其特征在于：以三氧化钼蒸汽为处理对象，通过抽风使得一部分钼蒸气在高温段冷却凝华，形成物相纯α-MoO3层，另一部分钼蒸气经抽风穿过α-MoO3层和中温段的陶瓷过滤器，在低温段凝华生成物相纯β-MoO3；所述三氧化钼蒸汽的温度大于750℃；所述高温段的温度大于等于600℃；所述中温度段的温度为450-600℃；所述低温段的温度小于450℃。2.根据权利要求1所述的一种同步制备物相纯α-MoO3和β-MoO3的方法，其特征在于：以工业氧化钼或纯三氧化钼为原料，经焙烧产生三氧化钼蒸气。3.根据权利要求1所述的一种同步制备物相纯α-MoO3和β-MoO3的方法，其特征在于：所述的原料在空气气氛与800-1100℃下焙烧产生蒸气浓度为0.1-2g/L的三氧化钼蒸汽。4.根据权利要求1所述的一种同步制备物相纯α-MoO3和β-MoO3的方法，其特征在于：所述α-MoO3层位于700-750℃凝华段，厚度大于3cm，形成条件为：通过调整抽风强度，使钼蒸气以0.5-2cm/s速率流动至冷却段，流经管道的温度梯度为10-20℃/cm，该过程需持续5-20...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光辉，孙虎，罗骏，姜涛，饶明军，张鑫，蒋昊，卜群真，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：