一种铌配合物水溶液的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种铌配合物水溶液的制备方法，该方法将正铌酸钾或正铌酸钠溶解后，加入酸性试剂反应，得到水合五氧化二铌沉淀；将所述水合五氧化二铌沉淀溶于草酸水溶液中，加入铵离子反应，得到澄清的反应液；进一步采用氨水调节所述澄清的反应液的pH值，得到沉淀后加入α-羟基酸进行配位反应，得到铌配合物水溶液。与现有技术制备正铌酸盐相比，首先，本发明专利技术通过正铌酸盐形成水合五氧化二铌，提高了五氧化二铌的反应活性，使之可溶于草酸中形成相应的铌离子配合物；其次，采用铵离子将溶解的水合五氧化二铌重新进行沉淀后再配位，可进一步提高溶液的溶解性；再次，本发明专利技术采用α-羟基酸与铌离子进行配位，增强了铌离子配合物水溶液的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学试剂制备
，尤其涉及。技术背景铌作为新型光电功能材料的重要组成元素，发挥着日益重要的作用，如铌酸锂(LiNbO3)晶体是光学领域中无可替代的电光、非线性光学材料；含铌的铅基钙钛矿结构弛豫铁电陶瓷 Pb (Znl73Nb273) O3> Pb (Cdl73Nb273) O3> Pb (In1/2Nb1/2) O3> Pb (Sc1/2Nb1/2) O3> Pb (Nil73Nb273) 03、Pb (Mgl73Nb273) 03、Pb (Fe1/2Nb1/2) O3 及其与 PbZrO3 和 PbTiO3 形成的固溶体，均具有较高的介电常数、铁电和压电特性；有文献报道铌酸钾钠无铅陶瓷的压电特性可媲美锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷。并且在催化、铌钽陶瓷电容器等领域均离不开铌元素。制备含铌陶瓷材料通常采用传统的固相反应法，但采用固相反应法生产的粉体存在化学组分不均匀、颗粒较粗且粒径分布较宽、粉体烧结活性低、纯度低等缺点。湿化学法如溶胶-凝胶法、共沉淀法、水(溶剂)热法等，可在原子、分子层面控制反应，其制备的粉体具有烧结活性高、分散性好、拥有精确的化学计量比且纯度高等优点，从而成为制备含铌材料的必然趋势。但是，铌的盐类中只有草酸铌有且仅有有限的水溶性，其溶解度较低，仅为5g/L 左右，因此湿化学法合成含铌材料中常使用的前躯体材料为高纯铌醇盐，高纯铌醇盐的制备条件苛刻、工艺复杂、生产成本高。如公开号为CN1951891A的中国专利公开了一种电化学合成与醇化生产高纯铌醇盐的方法，其中所述方法需经历含导电剂的无水醇中电解， 200 V左右、l(T500Pa下减压精馏等步骤，耗能大、污染大。目前，一般需要使用氢氟酸溶解铌化合物，其腐蚀性强、污染大，不适宜大规模生产应用，且氟离子在后续的制备过程中很难去除干净，导致产品性能下降。公开号为 CN1539747A的中国专利公开了一种正铌酸稀土盐粉体材料的化学共沉淀合成方法，将摩尔比为3:1的K2CO3和粉末Nb2O5混合均匀后，在950°C以上共熔反应f 2h，得到可溶性的 K3NbO4溶液，但是其反应温度高，需要特殊的坩埚才能胜任，且其得到的金属铌是以铌酸形式存在的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供， 该方法制备得到的是一种稳定的铌离子配合物水溶液。本专利技术提供了，包括以下步骤A)将正铌酸钾或正铌酸钠溶解后，加入酸性试剂反应，得到水合五氧化二铌沉淀；B)将所述水合五氧化二铌沉淀溶于草酸水溶液中，加入铵离子反应，得到澄清的反应液；C)采用氨水调节所述澄清的反应液的pH值，得到沉淀后加入α -羟基酸进行配位反应，得到银配合物水溶液。 优选的，所述酸性试剂选自浓硝酸、草酸和乙酸中的一种。优选的，所述步骤B具体为将所述水合五氧化二铌沉淀溶于草酸水溶液中，加热至60°C ^KTC，加入铵离子反应,得到澄清的反应液。优选的，所述加入铵离子按照以下步骤进行加入氨水，调节pH值至4飞，再加入硝酸调节pH值至广3。优选的，所述加入铵离子按照以下步骤进行加入草酸铵。优选的，所述α-羟基酸选自柠檬酸、羟基乙酸、乳酸和苹果酸中的一种。优选的，所述α-羟基酸与反应液中铌离子的摩尔比为2 5:1。优选的，所述铌酸钾或铌酸钠按照以下步骤进行制备将五氧化二铌与氢氧化钾或氢氧化钠加热进行熔盐反应，得到正铌酸钾或正铌酸钠。优选的，所述五氧化二铌与氢氧化钾或氢氧化钠的摩尔比为I: 5 15。优选的，所述熔盐反应的反应温度为350°C 450°C，反应时间为f 5h。本专利技术提供了，该方法将正铌酸钾或正铌酸钠溶解后，加入酸性试剂反应，得到水合五氧化二铌沉淀；将所述水合五氧化二铌沉淀溶于草酸水溶液中，加入铵离子反应，得到澄清的反应液；进一步采用氨水调节所述澄清的反应液的 PH值，得到沉淀后加入α-羟基酸进行配位反应，得到铌配合物水溶液。与现有技术采用碳酸钾与五氧化二铌进行熔盐反应制备正铌酸盐相比，首先，本专利技术通过正铌酸盐形成水合五氧化二铌，提高了五氧化二铌的反应活性，使之可溶于草酸中形成相应的铌离子配合物； 其次，采用铵离子将溶解的水合五氧化二铌重新进行沉淀再配位，可进一步提高溶液的溶解性；再次，本专利技术采用α-羟基酸与铌离子进行配位，增强了铌离子配合物水溶液的稳定性。实验结果表明，本专利技术制备的铌配合物水溶液中最高铌离子含量可达到100g/L， 且本专利技术制备的可溶性铌配合物的水溶液在室温、pH值小于11的条件下均可稳定存在。附图说明图I为本专利技术制流程图2为本专利技术实施例I中制得的水合五氧化二铌的热重曲线图3为本专利技术实施例I中制得的水合五氧化二铌经高温处理后的X射线衍射图。具体实施方式本专利技术提供了，包括以下步骤:A)将正铌酸钾或正铌酸钠溶解后，加入酸性试剂反应，得到水合五氧化二铌沉淀；B)将所述水合五氧化二铌沉淀溶于草酸水溶液中，加入铵离子反应，得到澄清的反应液；C)采用氨水调节所述澄清的反应液的PH值，得到沉淀后加入α -羟基酸进行配位反应，得到铌配合物水溶液。其中，所述正铌酸钾优选为K3NbO4,所述正铌酸钠优选为Na3NbO4。本专利技术中所述铌酸钾或铌酸钠优选按照以下步骤进行制备将五氧化二铌与氢氧化钾或氢氧化钠加热进行熔盐反应，得到正银酸钾或正银酸钠。其反应式如下Nb205+6M0H=2M3Nb04+3H20 其中，M=Na或 K。其中，所述五氧化二铌与氢氧化钾或氢氧化钠的摩尔比为1:5 15，优选为 1:8 12，更优选为1:8、。本专利技术中为了使两者更好的进行熔盐反应，优选的所述氢氧化钾或氢氧化钠位于五氧化二铌的上方。本专利技术采用氢氧化钾或氢氧化钠为原料与五氧化二铌进行熔盐反应，两者的熔点均较低，氢氧化钾的熔点为380°C,氢氧化钠的熔点仅为318°C, 因此，本专利技术反应所需温度较低。所述五氧化二铌、所述氢氧化钾与所述氢氧化钠均优选为分析纯试剂。所述熔盐反应的反应温度为350°C 450°C，优选为380°C 420°C，反应时间为 I 5h，优选为I. 5 3. 5h。本专利技术中优选在熔盐反应的进行中不断搅拌，以使反应原料充分进行反应，反应结束后冷却至室温得到正铌酸盐。按照本专利技术，所述正铌酸钾或正铌酸钠优选采用去离子水进行溶解，以减少水中电解质及杂质对反应的影响。所述酸性试剂为本领域技术人员熟知的酸性试剂，优选为浓硝酸、草酸或乙酸，更优选为浓硝酸或草酸。所述步骤A中加入酸性试剂的量优选为调节pH值至f 2，酸性试剂的加入的方法为本领域技术人员熟知的方法，可为快速滴加也可较慢加入，并无特殊的限制，沉淀可在不同的酸度条件下逐渐转变成水合五氧化二铌，快速调节改变溶液的PH值可加速转变的过程，从而可缩短反应时间。其中发生反应的反应式如下6M3Nb04+5H20= 18M++Nb60198> 100F4M++Nb60198>8H++40r=M4H4Nb6O19 I +4H20M4H4Nb6019+15H++110r=3Nb205 · xH20 I +4M++(15_x) H2O其中，M=Na或K，x为水合五氧化二铌结晶水的数目，本专利技术中x优选为5。按照本专利技术，所述步骤A优选还包括离心和干燥。所述离心的转速为1000(T60000r/m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铌配合物水溶液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A）将正铌酸钾或正铌酸钠溶解后，加入酸性试剂反应，得到水合五氧化二铌沉淀；B）将所述水合五氧化二铌沉淀溶于草酸水溶液中，加入铵离子反应，得到澄清的反应液；C）采用氨水调节所述澄清的反应液的pH值，得到沉淀后加入α?羟基酸进行配位反应，得到铌配合物水溶液。

【技术特征摘要】
1.一种铌配合物水溶液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 A)将正铌酸钾或正铌酸钠溶解后，加入酸性试剂反应，得到水合五氧化二铌沉淀； B)将所述水合五氧化二铌沉淀溶于草酸水溶液中，加入铵离子反应，得到澄清的反应液； C)采用氨水调节所述澄清的反应液的pH值，得到沉淀后加入a-羟基酸进行配位反应，得到铌配合物水溶液。2.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述酸性试剂选自浓硝酸、草酸和乙酸中的一种。3.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B具体为 将所述水合五氧化二铌沉淀溶于草酸水溶液中，加热至6o°c Kktc，加入铵离子反应，得到澄清的反应液。4.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述加入铵离子按照以下步骤进行 加入氨水，调节PH值至4飞，再加入硝酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆亚林，刘敏，王建林，唐健，雷志威，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：