一种焦磷酸氧钒的制备方法技术

本发明专利技术提供一种焦磷酸氧钒的制备方法，包括以下步骤：步骤1.将钒源、磷源和水混合制备前驱体，其中V:P:水的摩尔比＝1:1

【技术实现步骤摘要】
一种焦磷酸氧钒的制备方法


[0001]本专利技术涉及焦磷酸氧钒技术，尤其涉及一种焦磷酸氧钒的制备方法。

技术介绍

[0002]20世纪80到90年代，焦磷酸氧钒的磁性、中子散射以及催化性能相继被报道。其可作为钠离子电池负极材料，解决现有的钠离子电池的负极材料循环性能差的问题。焦磷酸氧钒具有独特的结构，其中焦磷酸根有很强的配位性，用作催化剂及隐蔽剂等；可以用作丙烯酸、顺丁烯二酸酐的催化剂等，在催化剂方面应用广泛。
[0003]在现焦磷酸氧钒的制备方法，是采用五氧化二钒和磷酸为原料，通过水热和回流的方法得到VOPO4·
2H2O，再通过有机物还原制备VOHPO4·
0.5H2O，最后在空气或氧气气氛下焙烧上面还原得到的物质，得到(VO)2P2O7。上述方法生产焦磷酸氧钒的前期需要很长时间，并且引入其他物质，洗涤很浪费资源。所以，亟待一种制备焦磷酸氧钒的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，针对目前焦磷酸氧钒的制备方法周期长，且易造成浪费的问题，提出一种焦磷酸氧钒的制备方法，该方法具有合成条件温和，不需要特殊设备配合，易于操作，产物纯度高的优点，同时本专利技术通过两步焙烧，大大缩短了制备周期。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种焦磷酸氧钒的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1.将钒源、磷源和水混合制备前驱体，其中V:P:水的摩尔比＝1:1
‑
1.5:1
‑
2；
[0007]当钒源为NH4VO3、磷源为H3PO4的反应原理如式1所示：
[0008]NH4VO3+H3PO4＝NH4VO2HPO4+H2O
[0009](式1)
[0010]当钒源为(NH4)2V6O
16
、磷源为(NH4)2HPO4的反应原理如式2所示：
[0011](NH4)2V6O
16
+6(NH4)2HPO4＝6NH4VO2HPO4+4H2O+8NH3[0012](式2)
[0013]步骤2.过滤，烘干前驱体；
[0014]步骤3.在氧化性气氛下(空气/氧气)焙烧前驱体，所述焙烧温度为400
‑
500℃，焙烧时间为1
‑
5h；
[0015]步骤4.在惰性气氛下二次焙烧制步骤3所得物料，备得到焦磷酸氧钒，所述焙烧温度为600
‑
800℃，焙烧时间为1
‑
5h；
[0016]步骤4的反应原理如式3所示：
[0017]4VOPO4＝2(VO)2P2O7+O2[0018](式3)
[0019]进一步地，步骤1所述V:P:水的摩尔比＝1:1
‑
1.1:1
‑
1.2。
[0020]进一步地，步骤1所述钒源为偏钒酸铵、多钒酸铵和正钒酸铵中的一种或多种；所
述磷源为磷酸、磷酸二氢铵和磷酸一氢二铵中的一种或多种。
[0021]进一步地，步骤1将钒源、磷源和水混合，反应温度60
‑
100℃，反应时间1
‑
4h。
[0022]进一步地，步骤2所述烘干温度为80
‑
120℃，烘干时间为1
‑
6h，优选的烘干温度为80
‑
100℃，优选的烘干时间为2
‑
4。
[0023]进一步地，步骤3所述焙烧温度为430
‑
460℃，焙烧时间为1
‑
3h。
[0024]进一步地，步骤4所述焙烧温度为650
‑
750℃，焙烧时间为2
‑
3h。
[0025]进一步地，步骤3焙烧采用马弗炉，步骤4焙烧采用管式炉两次焙烧(无用添加)。步骤3焙烧去除掉前驱体中的铵和水，排除还原成分及水汽的影响，步骤4焙烧是进行惰性气氛下的分解反应。
[0026]进一步地，步骤4所述惰性气氛为氩气、氮气和氦气中的一种或多种的混合。
[0027]本专利技术的另一个目的还公开了一种焦磷酸氧钒，采用上述方法制备而成。
[0028]本专利技术焦磷酸氧钒的制备方法步骤简单、易行，与现有技术相比较具有以下优点：
[0029]1)本专利技术合成条件温和，不需要特殊设备配合，易于操作；
[0030]2)本专利技术采用两步焙烧，第一次焙烧除去水分和氨气，制备出VOPO4；第二部分解析出氧气，制备目标产物；本专利技术排除水和还原气氛干扰，且充分氧化后分解反应，产物纯度高；
[0031]3)本专利技术以钒源和磷酸为原料制备前驱体，整个生产过程不引入其他物质，制备的产物纯度高，高达99％。
[0032]4)本专利技术采用两步焙烧，总时长不超过10h，相比传统回流方法(最短时间也不小于16h)制备时长大大缩短。
附图说明
[0033]图1为前驱体的XRD图；
[0034]图2为第一次焙烧后产物的XRD图；
[0035]图3为第二次焙烧后产物的XRD图。
具体实施方式
[0036]以下结合实施例对本专利技术进一步说明：
[0037]实施例1
[0038]本实施例公开了一种焦磷酸氧钒的制备方法，包括以下步骤：
[0039]步骤1、称量偏钒酸铵，磷酸和水，按V：P：水＝1:1.1:1.0；先把偏钒酸铵置于烧杯中，加入纯水进行搅拌，搅拌均匀后加入称好的磷酸，水浴锅85℃恒温搅拌2h；
[0040]步骤2、反应后进行过滤，80℃进行烘干4h，得到前驱体NH4VO2HPO4；
[0041]步骤3、将前驱体置于坩埚中，放入马弗炉440℃氧化焙烧4h，得到VOPO4；
[0042]步骤4、将VOPO4放入管式炉，通入氮气，700℃焙烧3h，即得到目标产物，通过XRD检测，产物为焦磷酸氧钒，纯度99.3％。
[0043]本专利技术前驱体的XRD图如图1所示，本专利技术物料第一次焙烧产物的XRD图本专利技术物料第二次焙烧产物(焦磷酸氧钒)的XRD图。
[0044]实施例2
[0045]本实施例公开了一种焦磷酸氧钒的制备方法，包括以下步骤：
[0046]步骤1、称量偏钒酸铵，磷酸二氢铵和水，按V：P：水＝1:1.3:1.1；先把偏钒酸铵置于烧杯中，加入纯水进行搅拌，搅拌均匀后加入称好的磷酸二氢铵，水浴锅90℃恒温搅拌1.5h；
[0047]步骤2、反应后进行过滤，100℃进行烘干2h，得到前驱体NH4VO2HPO4；
[0048]步骤3、将前驱体置于坩埚中，放入马弗炉450℃氧化焙烧2h，得到VOPO4；
[0049]步骤4、将VOPO4放入管式炉，通入惰性氮气，750℃焙烧2h，即得到目标产物，通过XRD检测，产物为焦磷酸氧钒，纯度99.4％。。
[0050]实施例3
[0051]本实施例公开了一种焦磷酸氧钒的制备方法，包括以下步骤：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焦磷酸氧钒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.将钒源、磷源和水混合制备前驱体，其中V:P:水的摩尔比＝1:1
‑
1.5:1
‑
2；步骤2.过滤，烘干前驱体；步骤3.在氧化性气氛下焙烧前驱体，所述焙烧温度为400
‑
500℃，焙烧时间为1
‑
5h；步骤4.在惰性气氛下二次焙烧步骤3所得物料，制备得到焦磷酸氧钒，所述焙烧温度为600
‑
800℃，焙烧时间为1
‑
5h。2.根据权利要求1所述焦磷酸氧钒的制备方法，其特征在于，步骤1所述V:P:水的摩尔比＝1:1
‑
1.1:1
‑
1.2。3.根据权利要求1所述焦磷酸氧钒的制备方法，其特征在于，步骤1所述钒源为偏钒酸铵、多钒酸铵和正钒酸铵中的一种或多种；所述磷源为磷酸、磷酸二氢铵和磷酸一氢二铵中的一种或多种。4.根据权利要求1所述焦磷酸氧钒的制备方法，其特征在于，步骤1将钒源、磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚俊龙，杜乃旭，魏晶，许盛，
申请(专利权)人：大连博融新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：