一種利用陽離子膜電解法制備鉬酸鋁的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用陽離子膜電解制備鉬酸鋁的方法鉬酸鋁，屬于無機(jī)材料領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]Al2 (MoO4) 3屬于A 2 (MO4) 3結(jié)構(gòu)類型的化合物，其中A=Y、Sc、In、Al以及從Ho到Lu的稀土金屬，M=W、Mo，屬于正交結(jié)構(gòu)晶系，具有負(fù)的體熱膨脹系數(shù)，由于A2 (MO4) 3結(jié)構(gòu)具有比較大的相容性，可以容納離子半徑在67.5-107.5pm的+3價(jià)陽離子，因此可以通過改變A離子的種類或形成不同A2 (MO4)3結(jié)構(gòu)類型的化合物的固溶體，可以改變晶體結(jié)構(gòu)類型從正交相變單斜相轉(zhuǎn)變的溫度，從而制備熱膨脹系數(shù)為正、負(fù)、零的材料?？稍陔娮?、光學(xué)和微機(jī)械等領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]商業(yè)上常用的無毒腐蝕抑制劑有三種主要類型:硼酸鹽、磷酸鹽、鉬酸鹽顏料。鉬酸鹽20多年來一直在商業(yè)上應(yīng)用，并且其抗腐蝕能力相當(dāng)于甚至在一定條件下超過鉻酸鹽和鉛基顏料。鉬酸鹽顏料是鉛基和鉻酸基防腐蝕顏料的安全替代產(chǎn)品。
[0004]在Ag2MoO4合成方面，應(yīng)用較多的方法主要包括:溶膠-凝膠法、噴霧熱解法、固態(tài)合成、熔鹽法、機(jī)械化學(xué)合成法、超聲波法、模版法、水熱法等。但是固態(tài)合成法由于原料混合布均勻造成有很多金屬氧化物雜質(zhì)；溶膠-凝膠法、水相沉淀法、水熱法、微波法等的缺點(diǎn)是有添加劑的存在或者反應(yīng)時(shí)間較長(長達(dá)幾小時(shí)甚至幾天時(shí)間)。
[0005]陽離子膜具有一定的選擇透過性，可使陽極中被選擇的陽離子透過離子膜到陰極室中，全氟磺酸陽離子交換膜可以讓陽極室中的Na+離子透過離子膜進(jìn)入陰極室，從而消去了 Na+離子雜質(zhì)的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的為了解決上述的鉬酸鋁制備過程中反應(yīng)時(shí)間長，最終所得的產(chǎn)物中雜質(zhì)多等技術(shù)問題而提供一種采用陽離子膜電解法制備鉬酸鋁的方法，該方法具有反應(yīng)時(shí)間短，最終所得的鉬酸鋁無雜質(zhì)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案
一種利用陽離子膜電解法制備鉬酸鋁的方法，具體包括如下步驟:
(I)、以鋁片為陽極，以惰性電極為陰極，以含有去極化劑和鉬酸鈉的水溶液為陽極液，以酸溶液、堿溶液或鹽溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，采用恒流電解或恒壓電解的方式，控制溫度范圍為室溫至90°c，優(yōu)選從室溫至50°C進(jìn)行電解含有去極化劑和鉬酸鈉的水溶液，直至Na+離子全部轉(zhuǎn)移到陰極室；
所述惰性電極為玻碳電極、石墨電極、鈦網(wǎng)或鉑網(wǎng)；
所述含有去極化劑和鉬酸鈉的水溶液中，鉬酸鈉的濃度為0.005-2.5mol/L，優(yōu)選為0.01-0.5mol/L，更優(yōu)選為 0.lmol/L，去極化劑的濃度為 0.01-0.lmol/L ；
所述去極化劑為硝酸或硝酸鈉；所述酸溶液為濃度為0.ΟΟΙ-lmol/L的鹽酸水溶液或濃度為0.ΟΟΙ-lmol/L的硫酸水溶液；
所述堿溶液為濃度為0.001-lmol/L的氫氧化鈉水溶液或濃度為0.ΟΟΙ-lmol/L的氫氧化鉀水溶液；
所述鹽溶液為濃度為0.001-lmol/L的氯化鈉水溶液或濃度為0.ΟΟΙ-lmol/L的碳酸鈉水溶液；
所述的陽離子膜為全氟磺酸陽離子交換膜；優(yōu)選為美國杜邦公司生產(chǎn)的Naf1n全氟磺酸212型陽離子交換膜；
所述恒流電解的電流為0.08-0.8A，優(yōu)選為0.4-0.8A，更優(yōu)選為0.6A，電流密度為1-lOOmA/cm2，優(yōu)選為 50-100mA/cm2，更優(yōu)選為 75mA/cm2;
所述恒壓電解的電壓為10-300V，優(yōu)選為20-150V，更優(yōu)選為20V ；
(2)、電解完后，將在陽極室得到的產(chǎn)物用去離子水邊清洗邊過濾，以便將Na+及去極化劑清洗干凈，得到的濾餅控制溫度為300-400°C干燥l_4h，即得鉬酸鋁。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的一種利用陽離子膜電解法制備鉬酸鋁的方法，由于制備過程中采用的陽離子膜具有一定的選擇透過性，特別是Naf1n系列全氟磺酸陽離子交換膜可以讓陽極室中的Na+離子透過離子膜進(jìn)入陰極室，從而消去了 Na+離子雜質(zhì)對(duì)最終產(chǎn)品鉬酸鋁純度的影響，因此本發(fā)明的制備方法具有最終所得的鉬酸鋁產(chǎn)物純度高，無雜相的特點(diǎn)。
[0009]進(jìn)一步，本發(fā)明的一種利用陽離子膜電解法制備鉬酸鋁的方法，其反應(yīng)時(shí)間短，從具體的實(shí)施例中可以看出，其電解制備時(shí)間不足0.5h，即可得到純凈的鉬酸鋁，因此后續(xù)處理簡單，從而制備成本降低。
[0010]進(jìn)一步，本發(fā)明的一種利用陽離子膜電解法制備鉬酸鋁的方法，所用的陰極液范圍廣，酸液、堿液及鹽液均可以，另外，電解過程無論是恒流電解或恒壓電解的方式，都能得到純凈的鉬酸鋁。
[0011]進(jìn)一步，本發(fā)明的一種利用陽離子膜電解法制備鉬酸鋁的方法，由于僅需一步電解即可制備出鉬酸鋁，因此其制備過程工藝簡單，容易操作，投資小，合成量大，可直接應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0012]圖la、實(shí)施例1中得到的鉬酸鋁的EDS圖；
圖lb、實(shí)施例1中得到的鉬酸鋁的XRD圖；
圖2a、實(shí)施例2中得到的鉬酸鋁的EDS圖；
圖2b、實(shí)施例2中得到的鉬酸鋁的XRD圖；
圖3a、實(shí)施例3中得到的鉬酸鋁的EDS圖；
圖3b、實(shí)施例3中得到的鉬酸鋁的XRD圖；
圖4a、實(shí)施例4中得到的鉬酸鋁的EDS圖；
圖4b、實(shí)施例4中得到的鉬酸鋁的XRD圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。
[0014]本發(fā)明的各實(shí)施例中所用的全氟磺酸陽離子交換膜是美國杜邦公司生產(chǎn)的Naf1n全氟磺酸212型陽離子交換膜。
[0015]實(shí)施例1
一種利用陽離子膜電解法制備鉬酸鋁的方法，具體包括如下步驟:
(1)、以鋁片為陽極，以惰性電極為陰極，以95ml含有去極化劑和鉬酸鈉的水溶液為陽極液，以90ml酸溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，采用恒壓電解的方式，控制溫度范圍為室溫至50°C恒壓電解含有去極化劑和鉬酸鈉的水溶液1min ;
所述惰性電極為鈦網(wǎng)；
所述含有去極化劑和鉬酸鈉的水溶液中，鉬酸鈉的濃度為0.lmol/L，去極化劑的濃度為0.01mol/L，所述去極化劑為硝酸；
所述酸溶液為濃度為0.lmol/L的鹽酸水溶液；
所述陽離子膜為Naf1n全氟磺酸212型陽離子交換膜；
所述恒壓電解的電壓為20V;
(2)、電解完后，將在陽極室得到的產(chǎn)物用去離子水邊清洗邊過濾，以便將Na+及去極化劑清洗干凈，得到的濾餅控制溫度為300°C干燥2h，即得純凈的鉬酸鋁晶體。
[0016]采用德國布魯克ALX公司的4010型X射線探測(cè)儀對(duì)上述所得的鉬酸鋁進(jìn)行測(cè)定，其EDS圖如圖1a所示，從圖1a中可以看出，得到產(chǎn)物中只有Al、Mo、O三種元素，由此表明了本發(fā)明采用陽離子膜電解法制備鉬酸鋁的方法所得的鉬酸鋁為純相，無雜質(zhì)。
[0017]采用德國布魯克AXS公司的D8 Advance型X-射線衍射儀對(duì)上述所得的鉬酸鋁進(jìn)行測(cè)定，其XRD圖如圖1b所示，從圖1b中可以看出，得到的產(chǎn)物為Al2 (MoO4) 3。
[0018]實(shí)施例2
一種利用陽離子膜電解法制備鉬酸鋁的方法，具體步驟如下:
(1)、以鋁片為陽極，以惰性電極為陰極，以95ml含有去極化劑和鉬酸鈉的水溶液為陽極液，以90ml酸溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，采用恒流電解的方式，控制溫度范圍為室溫至50°C電解含有去極化劑和鉬酸鈉的水溶液1min ；
所述惰性電極為鈦網(wǎng)；
所述含有去極化劑和鉬酸鈉的水溶液中，鉬酸鈉的濃度為0.lmol/L，去極化劑的濃度為0.0lmol/L，所述去極化劑為硝酸；
所述酸溶液為濃度為0.lmol/L的鹽酸水溶液；
所述陽離子膜為Naf1n全氟磺酸212型陽離子交換膜；
所述恒流電解的電流為0.6A，電流密度為75mA/cm2;
(2)、電解完后，將在陽極室得到的產(chǎn)物用去離子水邊清洗邊過濾，以便將Na+及去極化劑清洗干凈，得到的濾餅控制溫度為300°C干燥2h，即得純凈的鉬酸鋁晶體。
[0019]采用德國布魯克ALX公司的4010型X射線探測(cè)儀對(duì)上述所得的鉬酸鋁進(jìn)行測(cè)定，其EDS圖如圖2a所示，從圖2a中可以看出，得到產(chǎn)物中只有Al、Mo、O三種元素，由此表明了本發(fā)明采用陽離子膜電解法制備鉬酸鋁的方法所得的鉬酸鋁為純相，無雜質(zhì)；
采用德國布魯克AXS公司的D8 Advance型X-射線衍射儀對(duì)上述所得的鉬酸鋁進(jìn)行測(cè)定，其XRD圖如圖2b所示，從圖2