[发明专利]一种NaV2O5的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钒酸盐技术领域，尤其涉及一种NaV₂O₅的制备方法。

背景技术

NaV₂O₅作为一种钒酸盐具有与V₂O₅非常类似的层状结构，Na离子位于V₂O₅构成的层与层之间，起到支架的作用，使其具有良好的充放电循环稳定性，继而可作为锂电池的正极材料。

研究发现NaV₂O₅的磁化率曲线在在Tc≈34K时急剧下降，进入无磁性的自旋单晶态，并伴随自旋隙(Δ＝9.8meV)的出现。因此NaV₂O₅被认为是继GeCuO₃后的第二种无机自旋佩尔斯(Spin-Peierls，简称为SP)材料。由于从自旋单晶态基态到第一激发态具有一个有限的带隙，该特性可以被用来制作控制电子自旋的量子开关，这使得NaV₂O₅在自旋电子学器件应用方面具有重要的意义和价值。

NaV₂O₅中V的平均价态为V^4.5+，由于其中的V⁴⁺离子不稳定，极易被氧化为V⁵⁺离子，或被还原为V³⁺离子，这给NaV₂O₅的制备增加了极大的难度。

目前NaV₂O₅的制备工艺主要有固相烧结法和水热合成法。常规的固相烧结法是将V₂O₅、V₂O₃、NaVO₃以一定的比例混合均匀后，在真空或惰性气体气氛下高温烧结几天，以得到NaV₂O₅。该方法烧结反应时间长、能耗高，不利于工业生产。中国专利201010575188.4公开了一种NaV₂O₅的制备方法，该方法用Na₂CO₃替代传统固相烧结工艺中的NaVO₃，与V₂O₃、V₂O₅按照2:1:3的摩尔比例混合后，在高纯氮气或氩气气氛等惰性气体气氛下600～800℃烧结10小时即可得到NaV₂O₅多晶粉末，该方法尽管大大降低了传统固相烧结法的合成时间，但却是以增加反应温度为代价的，能耗仍然较高。中国专利201110252199.3公开了一种利用水热法制备NaV₂O₅的方法，该方法将芳香酸、氢氧化钠与偏钒酸铵按一定比例配制的混合溶液置于反应釜内，在150～200℃的恒温干燥箱内老化2～60天，得到NaV₂O₅的晶体。该方法工艺复杂、合成时间长，效率低。胡方，明星，杜菲等在其论文《钒酸盐化合物NaV₂O₅的水热合成及电化学性质》中介绍了一种水热法合成NaV₂O₅的方法，该方法是将NaVO₃配置成一定浓度的溶液，按一定比例加入NH₂OH·HCl，待溶液变为黑色后，加入一定质量的NaF，调节溶液pH至8.0，在反应釜中与180℃反应24小时得到NaV₂O₅。该方法同样具有合成时间长的缺点，且工艺较复杂。

综上所述，现有的NaV₂O₅的制备方法具有合成时间长、能耗高的缺陷。

发明内容

本发明目的是提供一种合成时间短、能耗低、工艺简单且环境友好的NaV₂O₅制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种NaV₂O₅的制备方法，包括以下步骤：

1)将五氧化二钒溶于浓度为1～3mol/L的氢氧化钠溶液中，制得钒浓度为0.5～1mol/L的含钒氢氧化钠溶液；采用酸液调节氢离子浓度至10^-6～10^-9mol/L，得到待还原液；