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钒酸

钒酸是一种化学物质,分子量:117.43,该物质由五氧化二钒溶解于过热水中提取。

化学式为H3VO4

制法和性质:由五氧化二钒溶解于过热水中得。氧化性略低于KMnO4。仅存在于水溶液中。水溶液中存在[VO2+]阳离子和氢离子,强酸性,其他性质正在研究。

以钒渣亚熔盐法钒铬共提工艺所得到的中间产品钒酸钙为研究对象,针对钒酸钙后续产品转化问题,提出钒酸钙碳化铵化生产钒氧化物的工艺路线;研究NH4HCO3转化溶出钒的工艺条件,考察是否通入CO2、NH4HCO3的添加量、反应温度、不同液固比以及反应时间等对钒酸钙转化溶出效果的影响。

从反应中可以看出,若将钒酸钙中的钙离子完全转化为碳酸钙,需要三倍于钒酸钙物质的量的碳酸氢铵,但大量碳酸氢铵的加入会产生刺激性气味甚至跑氨,不利于工业化操作。而在反应过程中通入CO2不但可以为反应体系提供充足的碳源,使钙离子完全转化为碳酸钙,还可以减少碳酸氢铵的用量,防止跑氨现象的产生。

在铵根离子与钒酸钙中钒的摩尔比为1、液固比分别为15和20、反应温度75℃、搅拌速率200r/min、反应时间2h条件下,研究了不通入CO2与通入CO2时钒的转化效果。

通过对比发现,通入CO2的碳化铵化反应,在同的反应时间下得到的固相钒转化率明显高于未通入CO2的碳化铵化反应的固相钒转化率,且其钒转化率达到稳定值所需的反应时间要小于未通CO2所需反应时间。这说明,在碳化铵化反应中通入CO2能有效地提高碳化铵化反应的反应速度和反应限度。

采用冷却结晶的方法可以从体系中分离NH4VO3。因此,若要提高偏钒酸铵结晶率,需要保证反应后液相中的偏钒酸铵含量在比较高的水平。可以看出,75℃条件下,碳酸氢铵浓度为0g/L时,对应的偏钒酸铵溶解度最高,为31.02g/L;那么在75℃的碳化铵化反应中,反应理论液固比应以得到偏钒酸铵浓度为31.02g/L的饱和溶液为目的(对应反应液中V2O5理论物质的量应为0.135mol/L)。即反应前固相中钒含量(以V2O5计)理论上与反应后进入液相的钒含量(以V2O5 计)相等。

为考察碳酸氢铵加入量对碳化铵化的反应的影响,加入碳酸氢铵的量应能保证碳化铵化反应完全进行。设加入的碳酸氢铵的质量为eg,为了保证钒酸钙中的钒完全转化为偏钒酸铵,理论上碳酸氢铵的物质的量应等于钒酸钙中钒的物质的量,即碳酸氢铵与钒酸钙中钒的物质的量之比(以下简称铵钒摩尔比)为1。 [1]

介绍了稀土元素、过渡元素、碳族元素和其它元素的钒酸铋掺杂体系,并对未来的发展方向做出展望。 [2]

稀土元素掺杂钒酸铋时,通常是稀土离子来取代钒酸铋中的钒,形成掺杂固溶体。C.K. Lee等用固相法实现了钕、钆、铒、镱稀土元素在钒酸铋中的掺杂。具体方法是将Bi2O3、V2O5和RE2O3(RE=Nd,Gd,Er,Yb)按照一定的化学计量比进行称量,随后将称量好的样品加入到玛瑙研钵中,并同时加入丙酮,将其混合。干燥后在850~950℃煅烧20h,冷却到室温后得到掺杂的钒酸铋体系。 [2]

然而,有些掺杂并没有取代钒酸铋中的离子,而是以氧化物的形式掺杂在钒酸铋中。Hui Xu 等在钒酸铋中掺入了钬、钐、镱、铕、钆、钕、铈、镧等稀土元素。制备的方法是:先制备钒酸铋,将 0.04mol的Bi(NO3)35H2O 溶解到4mol/L的硝酸中,同时将0.04mol的NH4VO3溶解到2mol/L的氢氧化钠中,将上述两个溶液混合后加入7.5g的尿素。随后在90℃下搅拌8h便得到了黄色沉淀,用去离子水和乙醇洗涤得到的黄色沉淀。再制备稀土元素的硝酸盐,将稀土元素的氧化物溶解到浓硝酸中就能值得稀土元素的硝酸盐。最后是稀土元素载入的钒酸铋的制备,将制备好的钒酸铋分散到稀土元素硝酸盐的溶液中,边搅拌边蒸发,直到除去所有的水后,将得到的产物在400℃下煅烧4h。实验得出这些稀土元素是以其氧化物的形式掺杂于钒酸铋样品中。用稀土元素改性的钒酸铋在DRS分析中出现蓝移。Gd3+掺杂的钒酸铋有最好的光催化性能,并且Gd最合适的掺杂量为8-。 [2]

过渡元素在钒酸铋中的掺杂,存在的方式主要有取代钒酸铋中的钒或者是铋离子,金属颗粒和氧化物等三种形式掺杂在钒酸铋中。并且经掺杂后,普遍能提高钒酸铋的光催化性能。Xiufang Zhang等用光致还原技术制备了银掺杂的钒酸铋薄膜。具体的制备方法为:钒酸铋薄膜是用金属有机沉积法制备的。将铋源和钒源按1∶1的化学计量比分别溶解在乙酸和乙酰丙酮中,完全溶解后将两者混合,制成溶胶后搅拌30min。随后在FTO玻璃上镀一层2.2mm厚的薄膜,镀好后在500℃下煅烧2h。将制得的薄膜在浓度为0.01mol/L的硝酸银溶液中浸泡,随后在紫外灯下照射5min制的了银掺杂的钒酸铋薄膜。实验测试表明银在钒酸铋薄膜中是以金属颗粒的形式存在的,粒径 10~20nm。 [2]

Duk Kyu Lee等用浸渍法制备了碳掺杂的钒酸铋。具体方法是:将Bi2O3和V2O5按一定的化学计量比进行混合,以无水乙醇为介质,加入ZrO2球石,球磨24h。随后快速进行干燥并在800~900℃下煅烧2h。煅烧得到的粉体再球磨12h制得BiVO4 粉体。将3.0g的BiVO4加入到30mL含有蔗糖的去离子水中,得到的悬浮液边加热边搅拌直至蒸干,将蒸干的粉体在氢气和氮气气氛下300℃热处理1h制备了碳掺杂的钒酸铋。C沉积在钒酸铋的表面,并且没有团聚;随着碳含量的增加,钒酸铋表面的粉体会增加,能带间距会减小,并且能观察到在可见光下宽的吸收峰。和没有掺杂的钒酸铋进行比较,碳掺杂的钒酸铋有更好的光催化性能。在碳掺杂量为3wt-时,光催化活性是最高的。 [2]

Yu-ki Taninouchi等用固相法制备了锂和银掺杂的钒酸铋。具体方法是:将适量的Bi2O3、V2O5、Li2CO3和Ag2O进行混合,并在600℃加热12h。将研磨的粉体做成球形,Li的掺杂量为5-,Ag的掺杂量为5-和10-的样品在 800℃下加热12h,Li的掺杂量为10-的样品在700℃下加热12h。随后,再研磨,将制备的样品压制15min,Li掺杂量为5-和Ag掺杂量为5-的样品在700℃煅烧24h,Li掺杂量为10-的样品在700℃煅烧12h,Ag掺杂量为10-的样品在750℃煅烧12h。最后制得锂和银掺杂的钒酸铋。锂和银的掺杂提高了亚晶胞的对称性和在570℃下Bi2VO5.5 的导电性能。 [2]

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