草酸铌的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种水溶性铌化合物，尤其是草酸铌的制备方法，包括下列步骤：在浓度为２００～１０００ｇ／ｌ的草酸溶液中，按草酸与铌的摩尔比为１～１０∶１加入铌前体化合物，控制反应温度９０～１１０℃，反应时间１０～３０ｍｉｎ或反应至溶液完全变清，将反应后得到的溶液结晶，然后过滤、烘干即可，本发明专利技术提供了一种可用作催化剂、铁氧体、介电材料添加剂的水溶性铌化合物－草酸铌的生产方法，草酸铌应用于催化剂中，具有环保、催化活性、使用周期长等优势；在铁氧体和介电材料中做添加剂，水溶性的草酸铌避免了铌离子在材料中分布不均匀的现象发生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水溶性铌化合物，尤其是。
技术介绍
近年来，铌化合物作为催化剂在工业中的应用越来越广泛。首先是1979年Kurosawa发现了铌酸在经过了100℃以下低温处理后其酸度相当于70％硫酸酸度，具有在含水体系中表面仍可保持较高酸性的独特性质，因而在酯化、水合、脱水等反应体系中仍可保持有较好的催化活性、选择性和稳定性，是性质独特的固体酸催化剂。但铌酸催化剂尚存在某些缺陷第一、铌酸表面酸量较少；第二、铌酸经高温(＞500℃)热处理后，其催化活性降低；第三，非多孔性。由此人们开始了铌化合物作为催化剂使用的广泛研究。在这些化合物中优选可溶于水的草酸铌，不但成本较低，而且催化效果好，环境污染小。草酸铌作为石油催化剂，在环保、催化活性、使用周期长等方面均有较大优势，应用广泛。最早合成草酸铌的是F.Russ，但其产品中含有大量的Na，K，Rb和Ba，这使得其产品纯度很低；Lapitskii等人采用将草酸、铌酸和氨水相混合的方法制备了草酸铌；G.W.Morey对Lapitskii等人所制备的草酸铌进行了分析，认为其结构为(NH4)3·2H2O；Svensson等人研究了草酸铌的结构，他们的研究结果认为草酸铌的结构是NH4·(H2O)2；JCPDS-国际衍射数据中心2000年公布的记录，83-1993，包含了草酸铌的结构(单斜晶系)、化学式和X衍射数据；″PROCESS OFPRODUCTION OF AMMONIUM NIOBIUM OXALATE，AMMONIUM NIOBIUM OXALATEAND USE OF THE SAME″(专利号WO 2006029493)中提供了一种，其工艺过程为先在草酸和氨盐溶液中分解一种铌前体化合物，再将溶液稀释后冷却至结晶温度并使多余的草酸结晶出来，过滤或移走溶液以除去草酸结晶，草酸回收后重新利用，然后将滤液蒸发至理想的浓度范围，再一次加入所需氨盐后冷却溶液得到草酸铌铵结晶并且进行过滤和干燥。该方法生产的草酸铌铵为单斜晶系，水溶性好，室温下稳定存在。但是该方法不能对氨盐和草酸的加入量一次控制到位，过程中要重复去除多余的草酸，重复加入草酸铵以控制产品中铵含量，控制难度大，过程复杂。草酸铌还可以作为铁氧体材料的添加剂。草酸铌具有水溶性，在铁氧体中填加细小而又分布均匀的铌离子对提高铁氧体性能有极为重要的作用，有助于提高材料的均匀性，能减少铁氧体在高频时的能量损耗，并在较宽的频率范围内提高其磁导率，水溶性的草酸铌还有其他优点，如便于处理，减小了危害等。另外，在介电材料生产过程中添加草酸铌，可以使电子元器件电损耗更小、磁导率更大、体积更小，很好的提升电子元器件的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工艺过程简单，反应过程容易控制的。本专利技术采用的技术方案是一种，其特征在于，包括下列步骤在浓度为200～1000g/l的草酸溶液中，按草酸与铌的摩尔比为1～10∶1加入含铌化合物，控制反应温度90～110℃，反应时间10～30min或反应至溶液完全变清，将反应后得到的溶液结晶，然后过滤、烘干即可。其中在反应后，保持反应温度并按草酸与铵根离子的摩尔比为0.01～2∶1加入一定量的氨盐，继续反应5～10min或至氨盐全部溶解。进一步的，其中氨盐是草酸铵、氯化铵、醋酸铵、氨水、或硝酸铵。其中所述结晶是冷却结晶或蒸发结晶，采用冷却结晶时温度范围控制在-25～30℃，采用蒸发结晶法时蒸发后的理想浓度控制在1200～1500g/l。其中烘干温度控制在40～200℃。进一步的，其中含铌化合物是五氧化二铌、含水铌氧化物、铌酸钾、铌酸钙、氟铌酸钾、氟铌酸钠、铌硫酸盐、铌酸、或铌醇盐。其中铌酸的含水量按质量百分比计为3～30％。其中铌醇盐是甲醇铌、乙醇铌、丙醇铌、或丁醇铌。本专利技术提供了一种可用作催化剂、铁氧体、介电材料添加剂的水溶性铌化合物--草酸铌的生产方法，草酸铌应用于催化剂中，具有环保、催化活性、使用周期长等优势；在铁氧体和介电材料中做添加剂，水溶性的草酸铌避免了铌离子在材料中分布不均匀的现象发生。采用本专利技术技术方案得到的草酸铌，其中Nb的质量百分含量范围为5％～40％，优选的范围为10％～30％，更优选的范围是15％～22％；NH4+的质量百分含量范围为0～15％，优选的范围是0～10％，更优选的范围是0～8％；C2O42-的质量百分含量范围为40％～90％，优选的范围是50％～80％，更优选的范围是60％～75％。本专利技术可以根据最终产品中Nb含量和NH4+含量的要求一次性准确控制草酸和氨盐的加入量，工艺过程简单，反应过程容易控制，所生产的草酸铌水溶性好，在室温下可以稳定保存。本专利技术采用了草酸与含铌化合物进行反应生成草酸铌，草酸与含铌的化合物可以生成可溶性络酸和络酸盐，在这类络合物的生成过程中，含铌化合物中的部分氧或整个酸根会被草酸根所代替，例如会生成H3的络合物。这类含铌化合物包括五氧化二铌、含水铌氧化物、铌酸钾、铌酸钙、氟铌酸钾、氟铌酸钠、铌硫酸盐、铌酸、或铌醇盐等，因此虽然本专利技术实施例中未给出某些含铌化合物用于本专利技术技术方案的具体例子，但这些含铌化合物均可用于本专利技术的技术方案。附图说明图1是实施例1中草酸铌的X衍射图谱；图2是实施例1中草酸铌的SEM照片；图3是实施例2中草酸铌的X衍射图谱；图4是实施例2中草酸铌的SEM照片；图5是实施例3中草酸铌的SEM照片；图6是实施例4中草酸铌的SEM照片。具体实施例方式实施例1在一个反应器内加入200L去离子水和200kg草酸，制得浓度为580g/l的草酸溶液。溶液加热到100℃后向其中加入50kg铌酸(含水量25％，宁夏东方钽业股份有限公司生产)。保持温度反应15min后，将溶液冷却至20℃以下后进行过滤。过滤出来的草酸铌在150℃下进行烘干。此工艺生产的草酸铌的典型值为Nb含量14-25％(质量百分比)，不含NH4+，C2O42-的质量百分含量范围为60～75％(质量百分比)。实施例2 在一个反应器内加入250L去离子水和200kg草酸，制得浓度为480g/l的草酸溶液。溶液加热到100℃后向其中加入100kg铌酸(含水量25％，宁夏东方钽业股份有限公司生产)。保持温度反应25min后向其中加入10kg草酸铵，保持温度待草酸铵完全溶解后停止加热。将溶液蒸发至浓度1500g/l后冷却至室温进行过滤，过滤出来的草酸铌在150℃下进行烘干。此工艺生产的草酸铌的典型值为Nb含量14-25％(质量百分比)，NH4+含量2～5％(质量百分比)，C2O42-的质量百分含量范围为60～75％(质量百分比)。实施例3在一个反应器内加入10L去离子水和20kg草酸，制得浓度为950g/l的草酸溶液。溶液加热到100℃后向其中加入20kg乙醇铌(纯度99.5％，宁夏东方钽业股份有限公司生产)，保持温度反应15min，将溶液蒸发至浓度大于1200g/l后冷却至室温进行过滤。过滤出来的草酸铌在150℃下进行烘干。此工艺生产的草酸铌的典型值为Nb含量14-25％(质量百分比)，不含NH4+，C2O42-的质量百分含量范围为60～75％(质量百分比)。实施例4在一个反应器内加入10L去离子水和20kg草酸，制得浓度为950g/l的草酸溶液。溶液加热到100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种草酸铌的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：在浓度为２００～１０００ｇ／ｌ的草酸溶液中，按草酸与铌的摩尔比为１～１０∶１加入含铌化合物，控制反应温度９０～１１０℃，反应时间１０～３０ｍｉｎ或反应至溶液完全变清，将反应后得到的溶液 结晶，然后过滤、烘干即可。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，李静，李辉，鲁东，米玺学，仲民，刘军，
申请(专利权)人：宁夏东方钽业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：64[中国|宁夏]