CN1204053C - 硫酸氧钒的制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硫酸氧钒的制备方法，包括a、在硫酸中加V2O3和V2O5；b、过滤，将滤液蒸发结晶；c、脱去结晶水，得到VOSO4浅蓝色粉末。与现有工艺路线相比，省略了加热溶解，冷却稀释，还原等步骤，反应条件温和，工艺简单，成本降低，产品质量稳定。从步骤a、b得到的滤液可直接作为制备钒电池电解液的原料。

Description

硫酸氧钒的制备方法及应用
技术领域：
本发明涉及一种硫酸氧钒的制备方法及应用，特别是硫酸氧钒在制备全钒离子电池中的应用。
背景技术：
澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)化学工程和工业化学学院的Maria Skyllas-Kazacos从1985年开始发表对钒电池的研究成果，主要是采用硫酸氧钒作为电池的活性物质。钒电池被认为是比铅电池更具竞争力的化学电源，有巨大的市场潜力。现有的合成硫酸氧钒的技术路线是：V2O5→硫酸加热溶解→冷却稀释→加还原剂(草酸或亚硫酸等)还原→蒸发结晶→脱水→VOSO4浅兰色粉末。硫酸氧钒也是一种化工原料，被用于玻璃、陶瓷的着色剂等，其合成技术路线也采用上述方法。在上述技术路线中，V2O5在硫酸中需要加热才能溶解，同时，由于使用过量硫酸溶解V2O5，导致生成物中残余较多游离酸，溶液中H+浓度达2mol/L，不利于蒸发结晶，并且，由于使用还原剂，由还原剂引入的杂质不易除去，如：以草酸作还原剂，过量的草酸不易除去；以亚硫酸作还原剂，亚硫酸不稳定，容易在反应过程中逸出大量SO2，污染环境。
上述方法工艺复杂，成本较高，但被广泛应用，一直沿用至今。
发明内容：
针对现有工艺的上述缺陷，我们提供一种硫酸氧钒的制备方法，该方法工艺简单，成本低。与现有工艺相比，将V2O5和V2O3溶于稀硫酸时，不需要加热，因此可减少设备投入，同时，省略了冷却稀释步骤，可大大减少生产时间，提高生产率；由于原技术路线中的还原反应产生热量和气体，反应剧烈，省略还原反应后，使生产工艺变得简单，同时，因不需要使用还原剂，没有由还原剂引入的杂质，生成物中游离酸含量低，H+浓度约0.1mol/L，蒸发结晶过程变得简单，不需要在真空条件和较高温度下进行，因此能降低能耗，节约设备投入，且产品质量稳定。
本发明的技术方案是：硫酸氧钒的制备方法，包括a、在硫酸中加V2O3和V2O5；b、过滤，将滤液蒸发结晶；c、脱去结晶水，得到VOSO4浅兰色粉末。
本发明的技术路线是：
V2O3和V2O5→溶于硫酸→过滤→蒸发结晶→脱水VOSO4浅兰色粉末
主要反应方程式：
现有的合成硫酸氧钒的技术路线是：V2O5→硫酸加热溶解冷却稀释→加还原剂(草酸或亚硫酸等)还原→蒸发结晶脱水→VOSO4浅兰色粉末。
其主要反应方程式：
以草酸作还原剂：
或以亚硫酸作还原剂：
本发明的制备方法省略了加热、冷却稀释、还原等步骤，反应条件温和，工艺简单，成本降低，产品质量稳定。
本发明的具体实施方式是：硫酸氧钒的制备方法，包括a、在硫酸中加V2O3和V2O5；b、过滤，将滤液蒸发结晶；c、脱去结晶水，得到VOSO4浅兰色粉末。步骤a中，硫酸是由比重为1.84的浓硫酸稀释而成的1∶1的稀硫酸；原料V2O3、V2O5、H2SO4的重量比为：32.4-54.3∶27.2∶68.6-92，其中，硫酸为比重1.84的浓硫酸，V2O3∶TV为62％-68％，V2O5纯度大于等于98％；通过步骤a和步骤b所得到的硫酸氧钒溶液可直接作为制备钒电池电解液的原料。
下面通过实施例对本发明作进一步说明：
实施例一
取V2O3(V2O3∶TV 62％)48g，纯度98％的V2O5 27g，比重为1.84的H2SO485g，用蒸馏水按1∶1的比例将硫酸稀释，加入V2O3，再逐步加入V2O5，同时搅拌，冷却后过滤，得到兰色的硫酸氧钒溶液，经测试；PH为1.2，钒浓度为4.2mol/L，四价钒与全钒之比V(IV)/TV＞99％。加热蒸发结晶，得到兰色结晶物，将此结晶物于80℃烘干5小时脱水，经测试：TV30％。将制备的硫酸氧钒按钒电池要求配制成钒浓度为2mol/L的电解液，放入电解池进行充放电实验：充电平台为1.7V，放电平台为1.4V。
实施例二
取V2O3(V2O3∶TV 65％)74g，纯度为98.5％的V2O5 27g，比重为1.84的H2SO4 37g，用蒸馏水按1∶1的比例将硫酸稀释，加入V2O3和V2O5，同时搅拌，冷却后过滤，得到兰色的硫酸氧钒溶液，经测试；PH为0.92，钒浓度为4.2mol/L，四价钒与全钒之比V(IV)/TV＞99％。加热蒸发结晶，得到兰色结晶物，将此结晶物于80℃烘干5小时脱水，经测试：TV30.2％。将制备的硫酸氧钒按钒电池要求配制成钒浓度为2mol/L的电解液，放入电解池进行充放电实验：充电平台为1.7V，放电平台为1.4V。

Claims (4)

1、一种硫酸氧钒的制备方法，其特征在于：
包括：
a、在硫酸中加V2O3和V2O5，其中V2O3与V2O5的重量比为32.4-54.3∶27.2；
b、过滤，将滤液蒸发结晶；
c、脱去结晶水，得到VOSO4浅兰色粉末。
2、根据权利要求1所述的硫酸氧钒的制备方法，其特征在于：步骤a中，硫酸是由比重为1.84的浓硫酸稀释而成的1∶1的稀硫酸。
3、根据权利要求1所述的硫酸氧钒的制备方法，其特征在于：步骤a中原料V2O3和V2O5、H2SO4的重量比为：32.4-54.3∶27.2∶68.6-92，其中，硫酸为比重1.84的浓硫酸，V2O3：总钒含量为62％-68％，V2O5纯度大于等于98％。
4、权利要求1所述的制备方法得到的硫酸钒溶液用于作为制备钒电池电解液。
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