[发明专利]三氧化二钒的制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于钒电池的三氧化二钒的制备方法，包括如下步骤：钒价态为+5价的钒酸铵与草酸或草酸的溶剂合物在反应溶剂中进行液相还原，蒸干反应液，煅烧，即得。该方法以较为廉价易得的+5价钒酸铵为原料，经草酸还原，煅烧，即可得到纯度高达99％的三氧化二钒，除生产过程中的转移损失外，钒的收率无其它任何损失。本发明生产工艺操作简便，能耗低，安全，对设备要求不高，适合工业化大规模生产，能够显著降低三氧化二钒的生产成本。

技术领域

本发明涉及三氧化二钒的制备方法，属于化工材料合成领域。

背景技术

三氧化二钒是一种重要的钒氧化物，广泛应用于高钒铁和钒氮合金生产、传感器、新型电子元器件以及电池生产等领域。其中，三氧化二钒在全钒液流电池电解液生产过程中具有很好的应用前景，原因是以三氧化二钒为还原剂还原五氧化二钒制备3.5价钒电解液的方法，其生产工艺简单，还原效果好，且不带入其它杂质，兼具化学还原法和电解法的优点，使钒电解液的生产成本得到降低，因此，此方法一经提出即受到相关行业的广泛关注。然而，由于目前三氧化二钒的制备成本高，产品纯度低，使这种生产钒电解液的方法受到了限制。

目前，三氧化二钒主要由高价态钒化合物经还原制得。还原的方法包括外加固体还原剂(如，硫、碳粉、石墨等)还原，还原性气体(如，H₂、CO等)还原，钒酸铵分解，氨气裂解还原等。其中，加石墨和碳等还原剂还原的方法生产工艺简单，但所需还原温度高，且产品中容易残留碳或带入其他杂质；H₂或CO等还原气体还原效果好，产品纯度高，但是存在燃烧、爆炸或有毒气体泄露等危险；钒酸铵分解，产生的氨气裂解成H₂和N₂还原制备三氧化二钒的方法清洁、环保，无需添加任何还原剂，但是由于氨气裂解不完全，还原不充分，且对设备要求较高。除了以上几种主要的制备方法之外，还可在保护气体条件下煅烧含钒肼盐，以及加有机还原剂再通过水热合成或溶剂热等方法合成出粒径均匀细小的三氧化二钒，并在相关领域取得较好的应用效果，但是这些方法存在着对设备要求高、生产效率低等缺点，导致三氧化二钒的生产成本偏高。

发明内容

本发明的目的在于提供三氧化二钒的制备方法，以克服现有生产工艺成本较高、操作复杂的缺陷。

本发明提供了三氧化二钒的制备方法，包括如下步骤：钒价态为+5价的钒酸铵与草酸或草酸的溶剂合物在反应溶剂中进行液相还原，蒸干反应液，煅烧，即得。

进一步地，所述钒价态为+5价的钒酸铵为偏钒酸铵或多钒酸铵。

进一步地，所述钒酸铵中钒的摩尔量与草酸的摩尔量比例为1：(1.5～3)。

进一步优选地，所述钒酸铵中钒的摩尔量与草酸的摩尔量比例为1：(1.5～2.5)。

进一步地，所述钒酸铵中钒的摩尔量：反应溶剂的体积为5～12mol/L。

进一步优选地，所述钒酸铵中钒的摩尔量：反应溶剂的体积为8.5～10mol/L。

进一步地，反应温度为80～100℃。

进一步优选地，反应温度为80～90℃。

进一步地，煅烧在保护气氛中进行。

进一步地，所述保护气氛为氮气、氦气、氩气、氨气、CO、气态烷烃中一种或两种以上的混合物。

进一步优选地，所述保护气氛为氮气。

进一步地，煅烧温度为700～1000℃。

进一步优选地，煅烧温度为700～900℃。

进一步地，煅烧时间为1.5～5h。

进一步优选地，煅烧时间为2～4h。

进一步地，所述反应溶剂为水。