[发明专利]一种单斜相三氧化钼的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及过渡金属氧化物的一种化学合成方法。

背景技术

过渡金属氧化物由于其独特的多种结构和物理、化学性质而受到关注，三氧化钼作为过渡金属氧化物的一种，由于其独特的性质被广泛应用于多相催化反应、光致变色材料、电致变色材料、热致变色材料、磁性材料、可充电的锂电池、太阳能电池、气体传感器、抗菌剂等方面。三氧化钼主要以三种形式存在，热力学稳定的正交相（即α-MoO₃）、亚稳态的单斜相（即β-MoO₃）和六方相（即h-MoO₃）。

近年来已有报道以钼酸钠为原料通过离子交换树脂得到钼酸溶液，然后滴加硝酸的方法制备单斜相三氧化钼（Appl. Catal A: Gen. 2007年326卷，106-112）还有报道以α-MoO₃为原料通过滴加硝酸直接制备单斜相三氧化钼（Catal. Commun. 2011年13卷，10-13）但是上述方法的缺点是：钠离子的存在影响单斜相三氧化钼的形成，且通过离子交换树脂次数较多导致Mo原子利用率较低。所制备的单斜相三氧化钼不纯净，包含少量的正交相三氧化钼。

发明内容

本发明的目的在于提出一种过程简单、产品纯度高、产率高的单斜相三氧化钼的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1）在磁力搅拌条件下，先将钼酸溶于饱和的盐酸溶液中，得到深黄色的混合溶液，然后再加入HNO₃溶液进行酸化处理；

2）酸化处理后的溶液进行水热反应，经旋转蒸发仪蒸发，得到淡黄色粉末；

3）将得到的淡黄色粉末在管式炉中，于静置空气气氛下以10℃/min升温至310℃焙烧，得到淡绿色粉末。

本发明工艺优点是：以钼酸为原料，饱和的盐酸为溶剂，制备过程简单、所得产品纯度高、且Mo原子的原子利用率较高。

另外，本发明所述钼酸和盐酸溶液中钼原子与盐酸的摩尔比为1：10～15。在此比例之外得到的不是纯净的单斜相三氧化钼，包含α-MoO₃杂质。所以，为了提高产品的纯度，本发明采用上述比例。

本发明所述HNO₃溶液中的HNO₃与钼原子摩尔比为1～4：1。如果HNO₃与钼原子摩尔比过大或者过小，都会产生α-MoO₃杂质，以及其它不属于MoO₃的物种。所以，为了提高产品的纯度，本发明采用以上比例的HNO₃溶液中的HNO₃与钼原子进行制备。

水热反应需要在合适的温度下进行来获得合成单斜相三氧化钼所需要的前驱体，太低的反应温度会导致反应速度慢，前驱体极难生成；太高的温度则会导致副产物的产生。所以，本发明所述水热反应的温度为60～90℃。

由于旋转蒸发过程是快速蒸发过程，温度过高会导致内部溶液产生爆沸现象，这样不安全，同时温度低的话会使蒸发过程时间会延长，不能够达到快速蒸发的目的，对产品的纯度造成影响，所以，本发明在所述旋转蒸发仪内蒸发的温度优选60～90℃。

附图说明

图1为本发明方法所得样品的XRD谱图。

具体实施方式

    一、制备单斜相三氧化钼：

将4g钼酸溶于20ml饱和HCl水溶液中，搅拌12h，得到深黄色的混合溶液，滴加3mlHNO₃至上述混合溶液中，继续搅拌4h得到黄色溶液。

将得到的黄色溶液放置在60～90℃（本例优选70℃）的水浴锅中30min，水浴处理后的溶液转移到单口烧瓶中，采用旋转蒸发仪在60～90℃（本例优选70℃）的条件下真空蒸发2h，得到的淡黄色粉末在管式炉中进行焙烧，在静置空气气氛下以10℃/min升温至310℃焙烧2h得到绿色粉末，即单斜相三氧化钼。

二、验证产品：

图1表示所得产品的XRD图谱，所有的衍射峰与标准卡片（JCPDS卡片No.89-1554）相吻合，表明得到的是纯净的单斜相三氧化钼。