[发明专利]利用失效钒电池负极电解液快速制备VO

说明书

本发明公开了一种利用失效钒电池负极电解液快速制备VO₂的方法，属于二氧化钒技术领域，包括以下步骤：(1)取失效钒电池负极电解液，于30～100℃温度下搅拌1～6h；(2)向步骤(1)所得电解液加入氧化剂进行氧化反应，氧化反应结束后向电解液中加入沉淀剂调节pH至3～6；(3)向步骤(2)所得电解液中加入表面活性剂反应，待反应结束后，冷却、洗涤、干燥，得到VO₂粉体。本发明以失效的钒电池电解液为原料，实现了资源回收再利用，降低了VO₂的制备成本；同时本发明的工艺简单，适合工业化应用；制备得到的VO₂纯度高、附加值高、结晶度高，可以广泛的应用于智能窗、光电开关、热敏电阻等领域。

技术领域

本发明属于二氧化钒技术领域，具体涉及一种利用失效钒电池负极电解液快速制备VO₂的方法。

背景技术

二氧化钒具有A相、M相、B相、R相等多种晶相，其中，M相VO₂在68℃左右具有相变特性，由单斜结构M相转变成四方金红石结构的R相，且随着温度的升高和降低这一过程可逆，同时，随着相变的发生，其透射率、反射率、电阻率、磁化率等均发生突变，因此，VO₂被广泛的应用于智能窗、光电开关、热敏电阻等领域。

目前，VO₂粉体制备方法主要有水热法、热分解法、溶胶凝胶法、气相沉积法、化学沉积法等。按照原料划分可以分为四类，第一类是以五价钒源加还原剂，还原剂多为醇类、有机酸等，通过水热法还原制备得到VO₂；第二类是以四价钒源为原料，通过化学沉淀或者水热法得到水解产物，最后经过高温热处理得到VO₂；第三类是以四价钒产品直接高温热分解，如硫酸氧钒，草酸氧钒等；第四类是含钒有机物为基体材料，通过高温热分解得到目标产物，如三异丙醇氧钒，乙酰丙酮氧钒，三乙酰丙酮钒等。

CN102910675A公开了一种VO₂纳米片材料的制备及其应用，以乙二醇，丙三醇，赤藓醇，木糖醇，甘露醇，山梨醇，果糖，葡萄糖等中的一种或多种为还原试剂，以V₂O₅，NH₄VO₃，VOPO₄，VOCl₃，VO(C₃H₇O)₃中的一种或者多种为钒源。还原温度为100-180℃，反应时间为10-40小时。通过水热反应制备得到晶相单一，形貌均一的高品质VO₂纳米片材料。

CN105819508A公开了一种喷雾热解法制备VO₂(M)纳米粉体及薄膜的方法，将偏钒酸铵加入到乙二醇溶剂中加热搅拌，最终形成浓度为0.02mol/L均匀透明的前驱物溶液，然后用雾化器将前驱体雾化成小液滴，由载气将小液滴喷到加热的基底，前驱体会在基底上发生分解，沉积一段时间后收集产物即得到VO₂(M)粉体或薄膜。

CN104071843A公开了一种单分散的M相二氧化钒纳米颗粒的制备方法，将五氧化二钒、二水合草酸和水按照摩尔比为1～2.5：1：500～800的比例相混合得到前驱体溶液，再将前驱体溶液置于密闭状态，于温度为200～260℃下反应至少1d，得到正交二氧化钒粉体，之后，将正交二氧化钒粉体置于氮气气氛中，于300～600℃下退火至少0.5h，制得粒径为60～80nm的单分散的M相二氧化钒纳米颗粒。

上述提及制备VO₂的方法中，首先，对原料纯度的要求都比较高，因为二氧化钒中某些非特定杂质离子会使其相变功能变差，继而影响材料的使用功能。其次，如果采用五价钒源为原料，必须增加还原步骤，工艺复杂，流程长；若采用四价钒源，如硫酸氧钒和草酸氧钒等，这种原料本身制备较为困难，且对纯度要求高；若采用有机钒源则会造成VO₂制备成本过高。