RU2610866C1 - Способ получения ванадата аммония - Google Patents
Способ получения ванадата аммония Download PDFInfo
- Publication number
- RU2610866C1 RU2610866C1 RU2015141273A RU2015141273A RU2610866C1 RU 2610866 C1 RU2610866 C1 RU 2610866C1 RU 2015141273 A RU2015141273 A RU 2015141273A RU 2015141273 A RU2015141273 A RU 2015141273A RU 2610866 C1 RU2610866 C1 RU 2610866C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ammonium
- solution
- ammonium vanadate
- vanadate
- molar ratio
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G31/00—Compounds of vanadium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам получения нано- и микроразмерных магнитных материалов, в частности к способу получения ванадата аммония со структурой фресноита состава (NH4)2V3O8. Способ включает получение исходного водного раствора метаванадата аммония, добавление в раствор сульфата ванадила гидрата в молярном соотношении 1:2 по отношению к метаванадату аммония и добавление по каплям 25%-ного раствора гидроксида аммония до установления pH, равного 7-10, термообработку полученной смеси, отделение осадка, промывку и сушку. Изобретение обеспечивает технологичный и низкотемпературный способ получения ванадата аммония с морфологией микропластин, исключение образования побочных продуктов в виде примесных фаз, а также расширение технологических параметров проведения синтеза. 2 ил., 4 пр.
Description
Изобретение относится к способам получения нано- и микроразмерных магнитных материалов, в частности к способу получения ванадата аммония со структурой фресноита состава (NH4)2V3O8, для которого наблюдается парамагнитное поведение с антиферромагнитным взаимодействием при температуре Кюри, равной 1.3 K. Кроме того, ванадат аммония (NH4)2V3O8 представляет интерес в качестве ионно-электронного проводника, а также катодного материала литиевых источников тока.
Известен способ получения ванадата аммония состава (NH4)2V3O8 (F.R. Theobalt, J.-G. Theobalt, J.C. Vedrine, R. Clad, J. Renard, Crystal growth, structure, electron paramagnetic resonance and magnetic properties of (NH4)2V3O8 // J. Phys. Chem. Solids. 1984. V. 45. P. 581-587). В известном способе получение ванадата аммония проводят восстановлением пентаоксида ванадия V2O5 порошком олова в растворе хлорида аммония NH4Cl. Реакцию проводят в специальном сосуде, состоящем из двух пробирок, соединенных перемычкой, что исключает прямое взаимодействие порошков пентаоксида ванадия V2O5 и олова Sn. Порошки пентаоксида ванадия V2O5 и олова Sn загружают в сосуд, помещая в отдельные пробирки, заполненные насыщенными растворами хлорида аммония NH4Cl. Реакционную массу нагревают до 120°C и выдерживают при данной температуре несколько дней. В результате образуется (NH4)2V3O8 черного цвета с параметрами элементарной ячейки , .
Недостатком известного способа получения является длительность процесса, наличие в конечном продукте в качестве примесных фаз гексаванадата аммония состава (NH4)2V6O16 и олова Sn.
Известен способ получение ванадата аммония (патент CN 102351245, МПК C01G 31/00, 2012 г.). В известном способе ванадат аммония получают в две стадии. На первой стадии раствор ванадата нагревают паром до 50-80°C, добавляют серную кислоту H2SO4 до установления pH реакционного раствора 4÷6. Затем к реакционному раствору добавляют сульфат аммония (NH4)2SO4 в молярном соотношении (NH4)2SO4/V=0.8: 1.5. На второй стадии, продолжая перемешивать и проводя тепловую обработку паром при 80-100°C, к кипящему реакционному раствору повторно добавляют серную кислоту до установления pH раствора 1.8-2.5. Обработку паром проводят в течение 50-200 минут. В результате образуется ванадат аммония в виде пасты, которую промывают горячей водой и сушат сжатым воздухом.
Недостатками известного способа являются многостадийность процесса, использование паровой обработки реакционной массы, что требует создания газовой герметичности рабочего пространства для поддержания требуемой температуры синтеза, а также получение конечного продукта в виде пасты, что затрудняет процесс его отделения и промывки.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения ванадата аммония с пористой структурой (патент CN 103715407, МПК C01G 31/02, 2014 г., прототип). В известном способе порошок метаванадата аммония NH4VO3 при перемешивании растворяют в воде, добавляют соляную кислоту HCl до установления pH раствора 1.5-3.0, после чего реакционную массу в течение 0-1.0 ч обрабатывают ультразвуком. Затем реакционный раствор помещают в микроволновой реактор, дополнительно снабженный ультрафиолетовой лампой мощностью 400-600 Вт, и выдерживают при температуре 60-90°C в течение 20-60 мин. Полученный продукт отделяют центрифугированием, промывают водой и сушат при 50-60°C в течение 6-8 ч. По данным рентгенофазового анализа состав полученного продукта соответствует NH4V3O8.
Недостатком известного способа является сложность аппаратурного оформления процесса.
Таким образом, перед авторами стояла задача разработать более простой и технологичный способ получения ванадата аммония.
Поставленная задача решена в предлагаемом способе получения ванадата аммония, включающем получение исходного водного раствора метаванадата аммония с последующей термообработкой, отделением осадка, промывкой и сушкой, в котором исходный раствор дополнительно содержит сульфат ванадила гидрат, взятый в молярном соотношении 1: 2 по отношению к метаванадату аммония, при этом после приготовления исходного раствора к нему добавляют по каплям 25%-ный раствор гидроксида аммония до установления pH, равного 7-10.
В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен низкотемпературный способ получения ванадата аммония с использованием в процессе водного раствора метаванадата аммония, содержащего сульфат ванадила гидрат при определенном молярном соотношении, с последующим установлением среды pH путем добавления гидроксида аммония.
Исследования, проведенные авторами, позволили сделать вывод, что ванадат аммония состава (NH4)2V3O8 может быть получен при условии использования сульфата ванадила гидрата VOSO4⋅3Н2О, в котором ионы ванадия имеют степень окисления, равную четырем, что позволяет синтезировать ванадат аммония со смешанной степень окисления ванадия (V5+/V4+ = 2:1) и изменять pH реакционной массы в широком диапазоне. Кроме того, это позволяет получить ванадат аммония со 100% выходом, без возможных примесей в виде соединений V2O4 или VO(OH)2, или V3O7⋅H2O, или V6O13, или V2O5. Экспериментальным путем было установлено, что молярное соотношение исходных компонентов реакционной массы, точное соблюдение которого определяет состав и структуру конечного продукта, должно быть равно VOSO4⋅3Н2О:NH4VO3=1:2. Необходимость соблюдения указанного соотношения обусловлена молярным соотношением компонентов конечного продукта (NH4)2V3O8. Проведение процесса в пределах заявляемого соотношения позволяет получать однофазный продукт, исключить процессы гидролиза метаванадата аммония и образование каких-либо примесных фаз. При уменьшении молярного соотношения исходных компонентов реакционной массы (содержание сульфата ванадила гидрата по отношению к метаванадату аммония меньше чем 0.5) дополнительно с основной фазой (NH4)2V3O8 могут образовываться ванадаты аммония (NH4VO3, NH4V4O10, NH4V3O8). При увеличении молярного соотношения исходных компонентов реакционной массы (содержание сульфата ванадила гидрата по отношению к метаванадату аммония больше чем 0.5) в продуктах реакции наблюдаются в качестве примесей оксиды ванадия V2O4, V6O13, гидроксид ванадия (IV) VO(OH)2. Необходимость соблюдения заявляемого интервала pH обусловлена ионным состоянием ванадия в растворе. Проведение синтеза ванадата аммония при pH<7 приводит к образованию многофазного продукта, в котором наряду с основной фазой (NH4)2V3O8 всегда присутствует NH4V3O8. При pH>10 согласно диаграмме состояния ионов ванадия в растворе образуются ортованадат-ионы , приводящие к образованию водорастворимых соединений ванадия (NH4)3VO4, NH4VO3 и препятствующие формированию основной фазой (NH4)2V3O8.
Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. Берут порошок метаванадата аммония NH4VO3, растворяют в воде. К полученному раствору при перемешивании добавляют раствор сульфата ванадила гидрата VOSO4⋅3Н2О, приготовленный растворением в молярном соотношении 2:1 по отношению к метаванадату аммония порошка VOSO4⋅3Н2О в воде. К полученной смеси по каплям добавляют 25%-ный водный раствор гидроксида аммония до установления pH раствора 7.0÷10.0. Полученную реакционную массу помещают в термостат, нагревают до 60÷80°C и при этой температуре выдерживают 0.5÷2 часов. После этого полученный продукт фильтруют, промывают водой и сушат на воздухе при 60°C.
Аттестацию полученного продукта проводят с помощью рентгенофазового анализа (РФА) и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). По данным РФА полученный порошок черного цвета является ванадатом аммония состава (NH4)2V3O8. Согласно СЭМ частицы ванадата аммония имеют морфологию пластин длиной 4÷10 мкм и толщиной 0.6÷1.2 мкм. Микропластины агломерируются, образуя структуры, подобные сэндвичам.
Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Берут 1.56 г порошка метаванадата аммония NH4VO3, растворяют в 80 мл воды. К полученному раствору при перемешивании добавляют в молярном соотношении 2:1 раствор сульфата ванадила гидрата VOSO4⋅3Н2О, приготовленный растворением 1.44 г порошка VOSO4⋅3Н2О в 50 мл воды. К полученной смеси по каплям добавляют 25%-ный водный раствор гидроксида аммония до установления pH раствора 7.0. Полученную реакционную массу помещают в термостат, нагревают до 60°C и при этой температуре выдерживают 2 часа. Полученный продукт фильтруют, промывают водой и сушат на воздухе при 60°C. По данным рентгенофазового и электронно-микроскопического анализов полученный продукт однофазный, имеет состав (NH4)2V3O8, кристаллизуется в тетрагональной сингонии с параметрами кристаллической решетки , и состоит из агломерированных микропластин длиной 4÷10 мкм и толщиной 0.6÷1.2 мкм. На фиг.1 представлена рентгенограмма (NH4)2V3O8. На фиг.2 приведено СЭМ-изображение микрочастиц (NH4)2V3O8.
Пример 2. Берут 0.78 г порошка метаванадата аммония NH4VO3, растворяют в 50 мл воды. К полученному раствору при перемешивании добавляют в молярном соотношении 2:1 раствор сульфата ванадила гидрата VOSO4⋅3Н2О, приготовленный растворением 0.72 г порошка VOSO4⋅3Н2О в 30 мл воды. К полученной смеси по каплям добавляют 25%-ный водный раствор гидроксида аммония до установления pH раствора 10.0. Полученную реакционную массу помещают в термостат, нагревают до 80°C и при этой температуре выдерживают 0.5 часа. Полученный продукт фильтруют, промывают водой и сушат на воздухе при 60°C. По данным рентгенофазового и электронно-микроскопического анализов полученный продукт однофазный, имеет состав (NH4)2V3O8, кристаллизуется в тетрагональной сингонии с параметрами кристаллической решетки , и состоит из агломерированных микропластин длиной 4÷10 мкм и толщиной 0.6÷1.2 мкм.
Пример 3. Берут 0.78 г порошка метаванадата аммония NH4VO3, растворяют в 50 мл воды. К полученному раствору при перемешивании добавляют в молярном соотношении 2:1 раствор сульфата ванадила гидрата VOSO4⋅3Н2О, приготовленный растворением 0.72 г порошка VOSO4⋅3Н2О в 30 мл воды. К полученной смеси по каплям добавляют 25%-ный водный раствор гидроксида аммония до установления pH раствора 8.0. Полученную реакционную массу помещают в термостат, нагревают до 70°C и при этой температуре выдерживают 1.0 часа. Полученный продукт фильтруют, промывают водой и сушат на воздухе при 60°С. По данным рентгенофазового и электронно-микроскопического анализов полученный продукт однофазный, имеет состав (NH4)2V3O8, кристаллизуется в тетрагональной сингонии с параметрами кристаллической решетки , и состоит из агломерированных микропластин длиной 4÷10 мкм и толщиной 0.6÷1.2 мкм.
Пример 4. Берут 0.78 г порошка метаванадата аммония NH4VO3, растворяют в 50 мл воды. К полученному раствору при перемешивании добавляют в молярном соотношении 2:1 раствор сульфата ванадила гидрата VOSO4⋅3Н2О, приготовленный растворением 0.72 г порошка VOSO4⋅3Н2О в 30 мл воды. К полученной смеси по каплям добавляют 25%-ный водный раствор гидроксида аммония до установления pH раствора 7.5. Полученную реакционную массу помещают в термостат, нагревают до 80°C и при этой температуре выдерживают 2.0 часа. Полученный продукт фильтруют, промывают водой и сушат на воздухе при 60°C. По данным рентгенофазового и электронно-микроскопического анализов полученный продукт однофазный, имеет состав (NH4)2V3O8, кристаллизуется в тетрагональной сингонии с параметрами кристаллической решетки , и состоит из агломерированных микропластин длиной 4÷10 мкм и толщиной 0.6÷1.2 мкм.
Таким образом, авторами предложен технологичный и низкотемпературный способ получения ванадата аммония состава (NH4)2V3O8 с морфологией микропластин, исключающий образование побочных продуктов в виде примесных фаз. Предложенный способ получения ванадата аммония также позволяет расширить технологические параметры проведения синтеза за счет увеличения интервала pH реакционной массы.
Работа выполнена в рамках проекта Минобрнауки РФ (уникальный идентификационный номер проекта RFMEF161314X0002).
Claims (1)
- Способ получения ванадата аммония, включающий получение исходного водного раствора метаванадата аммония с последующей термообработкой, отделением осадка, промывкой и сушкой, отличающийся тем, что исходный раствор дополнительно содержит сульфат ванадила гидрат, взятый в молярном соотношении 1:2 по отношению к метаванадату аммония, при этом после приготовления исходного раствора к нему добавляют по каплям 25%-ный раствор гидроксида аммония до установления рН, равного 7-10.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015141273A RU2610866C1 (ru) | 2015-09-28 | 2015-09-28 | Способ получения ванадата аммония |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015141273A RU2610866C1 (ru) | 2015-09-28 | 2015-09-28 | Способ получения ванадата аммония |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2610866C1 true RU2610866C1 (ru) | 2017-02-16 |
Family
ID=58458695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015141273A RU2610866C1 (ru) | 2015-09-28 | 2015-09-28 | Способ получения ванадата аммония |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2610866C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2162057C2 (ru) * | 1994-11-09 | 2001-01-20 | Ле Пантюр Жефко | Микрочастицы диоксида ванадия, способ их получения, в частности для поверхностных покрытий |
CN102351245A (zh) * | 2011-07-12 | 2012-02-15 | 河北钢铁股份有限公司承德分公司 | 一种钒酸铵的连续生产方法 |
CN103715407A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-04-09 | 陕西科技大学 | 一种多孔结构钒酸铵材料的制备方法 |
-
2015
- 2015-09-28 RU RU2015141273A patent/RU2610866C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2162057C2 (ru) * | 1994-11-09 | 2001-01-20 | Ле Пантюр Жефко | Микрочастицы диоксида ванадия, способ их получения, в частности для поверхностных покрытий |
CN102351245A (zh) * | 2011-07-12 | 2012-02-15 | 河北钢铁股份有限公司承德分公司 | 一种钒酸铵的连续生产方法 |
CN103715407A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-04-09 | 陕西科技大学 | 一种多孔结构钒酸铵材料的制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5662874A (en) | Preparation of ammonium rare earth double oxalates and rare earth oxides produced therefrom | |
RU2530126C2 (ru) | Получение ортофосфата железа | |
Wang et al. | Coprecipitation synthesis and negative thermal expansion of NbVO 5 | |
Jung et al. | Morphology-controlled synthesis of CuO nano-and microparticles using microwave irradiation | |
Huizing et al. | Hydrates of manganese (II) oxalate | |
JP5892478B2 (ja) | BiVO4粒子およびその製造方法 | |
Schatzmann et al. | Synthesis of monoclinic monazite, LaPO 4, by direct precipitation | |
RU2610866C1 (ru) | Способ получения ванадата аммония | |
Kwolek et al. | Novel, microwave assisted route of synthesis of binary oxide semiconducting phases-PbMoO4 and PbWo4 | |
KR101985962B1 (ko) | 염화리튬의 제조 방법 | |
US5665323A (en) | Preparation of ammonium rare earth double oxalates and rare earth oxides produced therefrom | |
CN101172628A (zh) | 纳米MgO/Mg(OH)2复合粉体的制备方法 | |
CN101696026B (zh) | 共沉淀法制备铝镁酸钪纳米粉体的方法 | |
Srisombat et al. | Chemical synthesis of magnesium niobate powders | |
RU2408535C2 (ru) | Способ получения вольфраматов или молибдатов двухвалентных металлов | |
JPH04310516A (ja) | 希土類元素酸化物の製造方法 | |
CN105776331A (zh) | 一种以lrh为模版制备稀土钒酸盐的自牺牲模版合成方法 | |
JP2002274847A (ja) | 針状酸化亜鉛の製法 | |
CN104692350A (zh) | 一种富co2水热合成磷酸钇纳米球的方法 | |
Rendón-Angeles et al. | Rapid synthesis of scheelite SrWO4 particles using a natural SrSO4 ore under alkaline hydrothermal conditions | |
CN104528681B (zh) | 一种富co2水热合成磷酸镧纳米线的方法 | |
CN105085238B (zh) | 一种草酸锆晶体及制备方法 | |
JPH0558627A (ja) | 酸化インジウム粉末及びその製造方法 | |
TWI730626B (zh) | 氧化鈦之製造方法 | |
CN102730767B (zh) | 一种纳米α-氧化铁粉体的快速制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180929 |