一種利用陽離子膜電解法制備鉬酸鋁的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用陽離子膜電解制備鉬酸鋁的方法鉬酸鋁，屬于無機材料領域。
技術背景
[0002]Al2 (MoO4) 3屬于A 2 (MO4) 3結構類型的化合物，其中A=Y、Sc、In、Al以及從Ho到Lu的稀土金屬，M=W、Mo，屬于正交結構晶系，具有負的體熱膨脹系數，由于A2 (MO4) 3結構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結構類型的化合物的固溶體，可以改變晶體結構類型從正交相變單斜相轉變的溫度，從而制備熱膨脹系數為正、負、零的材料。可在電子、光學和微機械等領域有潛在的應用價值。
[0003]商業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多年來一直在商業上應用，并且其抗腐蝕能力相當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品。
[0004]在Ag2MoO4合成方面，應用較多的方法主要包括:溶膠-凝膠法、噴霧熱解法、固態合成、熔鹽法、機械化學合成法、超聲波法、模版法、水熱法等。但是固態合成法由于原料混合布均勻造成有很多金屬氧化物雜質；溶膠-凝膠法、水相沉淀法、水熱法、微波法等的缺點是有添加劑的存在或者反應時間較長(長達幾小時甚至幾天時間)。
[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+離子透過離子膜進入陰極室，從而消去了 Na+離子雜質的影響。
【發明內容】
[0006]本發明的目的為了解決上述的鉬酸鋁制備過程中反應時間長，最終所得的產物中雜質多等技術問題而提供一種采用陽離子膜電解法制備鉬酸鋁的方法，該方法具有反應時間短，最終所得的鉬酸鋁無雜質。
[0007]本發明的技術方案
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，優選從室溫至50°C進行電解含有去極化劑和鉬酸鈉的水溶液，直至Na+離子全部轉移到陰極室；
所述惰性電極為玻碳電極、石墨電極、鈦網或鉑網；
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，優選為0.01-0.5mol/L，更優選為 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；優選為美國杜邦公司生產的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，優選為0.4-0.8A，更優選為0.6A，電流密度為1-lOOmA/cm2，優選為 50-100mA/cm2，更優選為 75mA/cm2;
所述恒壓電解的電壓為10-300V，優選為20-150V，更優選為20V ；
(2)、電解完后，將在陽極室得到的產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]本發明的有益效果
本發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+離子透過離子膜進入陰極室，從而消去了 Na+離子雜質對最終產品鉬酸鋁純度的影響，因此本發明的制備方法具有最終所得的鉬酸鋁產物純度高，無雜相的特點。
[0009]進一步，本發明的一種利用陽離子膜電解法制備鉬酸鋁的方法，其反應時間短，從具體的實施例中可以看出，其電解制備時間不足0.5h，即可得到純凈的鉬酸鋁，因此后續處理簡單，從而制備成本降低。
[0010]進一步，本發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]進一步，本發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，可直接應用于工業化生產。
【附圖說明】
[0012]圖la、實施例1中得到的鉬酸鋁的EDS圖；
圖lb、實施例1中得到的鉬酸鋁的XRD圖；
圖2a、實施例2中得到的鉬酸鋁的EDS圖；
圖2b、實施例2中得到的鉬酸鋁的XRD圖；
圖3a、實施例3中得到的鉬酸鋁的EDS圖；
圖3b、實施例3中得到的鉬酸鋁的XRD圖；
圖4a、實施例4中得到的鉬酸鋁的EDS圖；
圖4b、實施例4中得到的鉬酸鋁的XRD圖。
【具體實施方式】
[0013]下面通過具體實施例并結合附圖對本發明進一步闡述，但并不限制本發明。
[0014]本發明的各實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的Naf1n全氟磺酸212型陽離子交換膜。
[0015]實施例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；
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射線探測儀對上述所得的鉬酸鋁進行測定，其EDS圖如圖1a所示，從圖1a中可以看出，得到產物中只有Al、Mo、O三種元素，由此表明了本發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。
[0017]采用德國布魯克AXS公司的D8 Advance型X-射線衍射儀對上述所得的鉬酸鋁進行測定，其XRD圖如圖1b所示，從圖1b中可以看出，得到的產物為Al2 (MoO4) 3。
[0018]實施例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；
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射線探測儀對上述所得的鉬酸鋁進行測定，其EDS圖如圖2a所示，從圖2a中可以看出，得到產物中只有Al、Mo、O三種元素，由此表明了本發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；
采用德國布魯克AXS公司的D8 Advance型X-射線衍射儀對上述所得的鉬酸鋁進行測定，其XRD圖如圖2b所示，從圖2