[发明专利]一种利用金属镀层催化还原制备三氧化二钒的方法

说明书

本发明公开了一种利用金属镀层催化还原制备三氧化二钒的方法。其技术方案是：用氢氧化钠溶液将五价钒溶解为钒浓度为0.1～1mol/L的富钒液，用硫酸溶液调节pH值至4～6；再将富钒液置于高压釜内，在200～300℃和1～3MPa的氢气分压条件下搅拌2～4h。所述高压釜的内壁和搅拌桨的表面均为金属镀层，所述金属镀层的金属为钯、铂、铑、铱中的一种。将搅拌完成后的高压釜冷却至50℃以下，释压，取出料浆，抽滤，干燥，制得三氧化二钒。抽滤后的氢氧化钠溶液返回步骤一，循环利用。本发明具有能耗低、生产成本低、生产周期短、反应效率高和金属催化剂能高效循环利用的特点，采用金属镀层的催化还原方式能有效保证产品纯度。

技术领域

本发明属于三氧化二钒的制备技术领域。具体涉及一种利用金属镀层催化还原制备三氧化二钒的方法。

背景技术

三氧化二钒是一种高熔点、强还原性的灰黑色钒氧化物，可以用作制备片钒或粉钒、钒铁合金、氮化钒和碳化钒等。此外，由于温度会使三氧化二钒出现相变，相变时电阻率、磁化率、光投射率和反射率都会发生突变，因此在热电开关、磁开关、光开关、传感器和薄膜材料等方面有着重要的应用。

目前，三氧化二钒的制备方法大致分为还原焙烧和液相合成两种：

(1)还原焙烧：三氧化二钒还原焙烧制备工艺常采用偏钒酸铵、钒酸盐、五氧化二钒等高价钒产品为原料，通入一氧化碳、氨气、煤气、氢气或甲烷等还原性气体进行还原焙烧：

“一种连续合成三氧化二钒的方法”(CN102092787B)专利技术，该技术采用多聚钒酸盐或五氧化二钒为原料，经预热后进入多室沸腾反应器，通入还原气体，在反应温度为600～750℃、各室反应时间为10～30min的条件下，生成三氧化二钒。

“一种还原焙烧生产三氧化二钒的方法”(CN101717117B)专利技术，该技术以钒酸铵或五氧化二钒为原料，混合粘结剂和碳粉制成球团后通入过量的还原性气体，在500～650℃进行还原焙烧，惰性氛围下冷却得到三氧化二钒产品。

“一种三氧化二钒的生产方法”(CN102583537B)专利技术，该技术利用氨分解炉在800～900℃条件下将液氨分解为氮气和氨气，再将混合气体通入推板还原炉，同时加入五氧化二钒，炉内温度为620～680℃条件下保温20～40min，最后在炉内冷却20～40min，制得三氧化二钒。

现有的还原焙烧所通入的还原性气体大多具有易燃、易爆的安全隐患，焙烧时的高温条件不仅增大了生产能耗，同时也提高了燃爆的危险系数。因此，如果能通过液相合成三氧化二钒，无疑具有较强的现实意义。

(2)液相合成：三氧化二钒的液相合成一般是以高浓度富钒液为原料，在小于400℃的条件下加入还原性药剂或气体进行液相加压沉钒。

“一种酒石酸诱导制备三氧化二钒微球粉末的方法”(CN103011290B)专利技术，该技术将五氧化二钒和酒石酸以一定比例混匀在水或醇中，在170～190℃条件下反应20～26h，得到的固体在惰性气体保护、温度为500～600℃的条件下煅烧3～4h。该方法虽有其公知的优点，但仍然需要在高温下进行无氧煅烧，其能耗降低的程度极为有限，且反应时间过长，效率较为低下。

“一种三氧化二钒粉体的制备方法”(CN105621485B)专利技术，该技术采用钒源、巯基乙酸和水为原料，在钒源和巯基乙酸的摩尔比为0.5～2∶1、水热釜填充率为0.6～0.85和温度为240～280℃的条件下水热反应16～32h，虽制得晶型较好的纯相三氧化二钒粉体，但采用的还原剂巯基乙酸价格昂贵，工业上难以推广，同时效率较为低下。