一種利用陽(yáng)離子膜電解制備鎢酸銅的方法
【專利摘要】本發(fā)明一種利用陽(yáng)離子膜電解法制備鎢酸銅的方法，以銅片為陽(yáng)極，以惰性電極為陰極，以鎢酸鈉溶液為陽(yáng)極液，以pH范圍為0~14的溶液為陰極液，采用陽(yáng)離子膜電解鎢酸鈉溶液，采用恒流電解或者恒壓電解，電解時(shí)電解液的溫度范圍為室溫至90℃，電解3~30分鐘，然后將得到的產(chǎn)物清洗之后烘干，將烘干后的產(chǎn)物高溫焙燒，焙燒是在空氣氛圍下將產(chǎn)物放到一個(gè)容器中以2.5~10℃/min的升溫速率升溫至450~600℃，然后恒溫焙燒1~5h，自然冷卻至室溫，得到純凈的鎢酸銅晶體。本發(fā)明利用離子膜電解的作用，將Na+轉(zhuǎn)移至陰極室，并且反應(yīng)時(shí)間短，無(wú)任何添加劑，可以得到純凈的鎢酸銅，無(wú)任何雜質(zhì)或雜質(zhì)離子，后續(xù)處理簡(jiǎn)單。而且工藝簡(jiǎn)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)。
【專利說(shuō)明】—種利用陽(yáng)離子膜電解制備鎢酸銅的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)材料領(lǐng)域，尤其涉及鎢酸銅，具體來(lái)說(shuō)是一種利用陽(yáng)離子膜電解制備鎢酸銅的方法。
技術(shù)背景
[0002]金屬鎢酸鹽(M( II )W04)是無(wú)機(jī)材料中在不同領(lǐng)域有很多潛在應(yīng)用的一類材料，例如:光致發(fā)光，微波方面的應(yīng)用，光纖材料，閃爍體材料，濕度傳感器，磁力性能，催化劑等。
[0003]鎢酸銅有兩種晶型，一種是八面體結(jié)構(gòu)的亞穩(wěn)形態(tài)，一種是四面體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定形態(tài)。亞穩(wěn)形態(tài)的鎢酸銅變?yōu)榉€(wěn)定形態(tài)的鎢酸銅，需要高溫焙燒。
[0004]目前合成金屬鎢酸鹽的主要方法包括固態(tài)復(fù)分解法，溶膠-凝膠法，水相沉淀法，水熱法，微波法等。但是固態(tài)復(fù)分解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(zhǎng)。
[0005]陽(yáng)離子膜具有一定的選擇透過(guò)性，可使陽(yáng)極中被選擇的的陽(yáng)離子透過(guò)離子膜到陰極室中，全氟磺酸陽(yáng)離子交換膜可以讓陽(yáng)極室中的Na+離子透過(guò)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]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用陽(yáng)離子膜電解法制備鎢酸銅的方法，所述的這種采用陽(yáng)離子膜電解法制備鎢酸銅的方法要解決現(xiàn)有技術(shù)中的合成金屬鑰酸鹽金屬氧化物雜質(zhì)多，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的技術(shù)問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明一種利用陽(yáng)離子膜電解法制備鎢酸銅的方法，以銅片為陽(yáng)極，以惰性電極為陰極，以濃度范圍為0.005^2.5mol/L的鎢酸鈉溶液為陽(yáng)極液，以pH范圍為0-14的酸溶液、堿溶液或者鹽溶液為陰極液，采用陽(yáng)離子膜電解鎢酸鈉溶液，采用恒流電解或者恒壓電解，所述的恒電流電解的電流密度范圍為r10mA/cm2，所述恒電壓電解所采用的電壓范圍1(T300V，電解時(shí)電解液的溫度范圍為室溫至90°C，電解3~30分鐘，然后將得到的產(chǎn)物清洗之后烘干，將烘干后的產(chǎn)物高溫焙燒，焙燒是在空氣氛圍下將產(chǎn)物放到一個(gè)容器中以
2.5~10°C /min的升溫速率升溫至45(T60(TC，然后恒溫焙燒I飛h，自然冷卻至室溫，得到純凈的鎢酸銅晶體。
[0008]進(jìn)一步的，采用一個(gè)電極槽進(jìn)行電解，所述的電解槽是一個(gè)以銅片為陽(yáng)極、以惰性電極為陰極、陽(yáng)離子膜為隔膜的雙室電解槽。
[0009]進(jìn)一步的，所采用的陽(yáng)離子膜為全氟磺酸陽(yáng)離子交換膜；
進(jìn)一步的，所述的惰性電極為玻碳電極、石墨電極、鈦電極(網(wǎng))、或者鉬電極(網(wǎng))。
[0010]進(jìn)一步的，所述的陽(yáng)極液的優(yōu)選濃度范圍為0.01-0.5mol/L。
[0011]進(jìn)一步的，所述的陰極液的優(yōu)選pH范圍為廣5。
[0012]進(jìn)一步的，所述的恒電流電解優(yōu)選的電流密度范圍為5(T100mA/cm2。
[0013]進(jìn)一步的，所述的恒電壓電解優(yōu)選的電壓范圍為5(T150V。
[0014]進(jìn)一步的，電解時(shí)電解液溫度范圍從室溫至90°C，優(yōu)選溫度范圍從室溫至50°C。
[0015]進(jìn)一步的，所采用的清洗液為去離子水。
[0016]進(jìn)一步的，烘干工藝為在鼓風(fēng)干燥箱中3(T80°C恒溫放置l~2h。
[0017]進(jìn)一步的,所述的酸溶液為0.0OTlmol/L的鹽酸或者硫酸溶液,所述的堿溶液為
0.0OTlmol/L的氫氧化鈉或者氫氧化鉀溶液，所述的鹽溶液為0.0OTlmol/L的氯化鈉或者碳酸鈉溶液。
[0018]具體的，所述的全氟磺酸陽(yáng)離子交換膜是美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)的Naf1n212全氟磺酸陽(yáng)離子交換膜。
[0019]本發(fā)明采用的陽(yáng)離子膜具有一定的選擇透過(guò)性，Naf1n系列全氟磺酸陽(yáng)離子交換膜可以讓陽(yáng)極室中的Na+離子透過(guò)離子膜進(jìn)入陰極室，從而消去了 Na+離子雜質(zhì)的影響。本發(fā)明無(wú)任何添加劑的存在，反應(yīng)時(shí)間短，無(wú)雜質(zhì)或者雜質(zhì)離子的存在，可以得到純凈的鎢酸銅粉末。而且工藝簡(jiǎn)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)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是實(shí)施例1中得到的產(chǎn)物的EDS圖。
[0021 ] 圖2是實(shí)施例1中得到的產(chǎn)物的XRD圖。
[0022]圖3是實(shí)施例 2中得到的產(chǎn)物的EDS圖(a)和XRD圖(b)。
[0023]圖4是實(shí)施例3中得到的產(chǎn)物的EDS圖(a)和XRD圖(b)。
[0024]圖5是實(shí)施例4中得到的產(chǎn)物的EDS圖(a)和XRD圖(b)。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過(guò)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。
[0026]實(shí)施例1
以95ml的0.01mol/L的鎢酸鈉溶液為陽(yáng)極液，以90ml的0.01mol/L的氫氧化鈉溶液為陰極液，以銅片為陽(yáng)極，以鈦網(wǎng)為陰極，恒電壓50V電解lOmin。將電解的產(chǎn)物用去離子水清洗三次，然后放到鼓風(fēng)干燥箱中恒溫60 V烘干2h，將多次電解烘干后的產(chǎn)物放在馬弗爐中，在空氣氛圍下以2.50C /min的升溫速度升溫至500°C，然后恒溫焙燒lh，自然冷卻至室溫。將得到的產(chǎn)物測(cè)試EDS以及XRD，如圖1和圖2。
[0027]通過(guò)觀察圖1的EDS圖，可以得到產(chǎn)物中只有Cu、W、0三種元素。通過(guò)觀察圖2中的XRD圖，可以確定得到的產(chǎn)物為CuW04。
[0028]實(shí)施例2
以95ml的0.01mol/L的鎢酸鈉溶液為陽(yáng)極液，以90ml的0.01mol/L的氫氧化鈉溶液為陰極液，以銅片為陽(yáng)極，以鈦網(wǎng)為陰極，恒電流0.6A電解306S (電解時(shí)間是根據(jù)Na+離子全部轉(zhuǎn)移到陰極室所消耗的理論電量計(jì)算得到的，即cNa+ X V陽(yáng)極液X 96485 = I X t)D將電解的產(chǎn)物用去離子水清洗三次，然后放到鼓風(fēng)干燥箱中恒溫60°c烘干2h，將多次電解烘干后的產(chǎn)物放在馬弗爐中，在空氣氛圍下以2.50C /min的升溫速度升溫至500°C，然后恒溫焙燒lh，，自然冷卻至室溫。將得到的產(chǎn)物測(cè)試EDS以及XRD，如圖3。
[0029]通過(guò)觀察圖3 (a)的EDS圖，可以得到產(chǎn)物中只有Cu、W、0三種元素。通過(guò)觀察圖3(b)中的XRD圖，可以確定得到的產(chǎn)物為CuW04。
[0030]實(shí)施例3
以95ml的0.01mol/L的鎢酸鈉溶液為陽(yáng)極液，以90ml的0.01mol/L的氯化鈉溶液為陰極液，以銅片為陽(yáng)極，以鈦網(wǎng)為陰極，恒電流0.6A電解306S。將電解的產(chǎn)物用去離子水清洗三次，然后放到鼓風(fēng)干燥箱中恒溫60°C烘干2h，將多次電解烘干后的產(chǎn)物放在馬弗爐中，在空氣氛圍下以2.50C /min的升溫速度升溫至500°C，然后恒溫焙燒lh，，自然冷卻至室溫。將得到的產(chǎn)物測(cè)試EDS以及XRD，如圖4。
[0031]通過(guò)觀察圖4 (a)的EDS圖，可以得到產(chǎn)物中只有Cu、W、0三種元素。通過(guò)觀察圖
4(b)中的XRD圖，可以確定得到的產(chǎn)物為CuW04。
[0032]實(shí)施例4
以95ml的0.01mol/L的鎢酸鈉溶液為陽(yáng)極液，以90ml的0.01mol/L的鹽酸溶液為陰極液，以銅片為陽(yáng)極，以鈦網(wǎng)為陰極，恒電流0.6A電解306S。將電解的產(chǎn)物用去離子水清洗三次，然后放到鼓風(fēng)干燥箱中恒溫60°C烘干2h，將多次電解烘干后的產(chǎn)物放在馬弗爐中，在空氣氛圍下以2.5°C/min的升溫速度升溫至500°C，然后恒溫焙燒lh，，自然冷卻至室溫。將得到的產(chǎn)物測(cè)試EDS以及XRD，如圖5。
[0033]通過(guò)觀察圖5 (a)的EDS圖，可以得到產(chǎn)物中只有Cu、W、0三種元素。通過(guò)觀察圖
5(b)中的XRD圖，可以確定得到的產(chǎn)物為CuW04。
[0034]通過(guò)上述4個(gè)實(shí)施例可以得到下述結(jié)論:不論是恒電壓電解，還是恒電流電解；不論陰極液的PH大小，均可以得到鎢酸銅的粉末。
[0035]以上所述僅是本發(fā)明的實(shí)施方式的舉例，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種利用陽(yáng)離子膜電解法制備鎢酸銅的方法，其特征在于:以銅片為陽(yáng)極，以惰性電極為陰極，以濃度范圍為0.005~2.5mol/L的鎢酸鈉溶液為陽(yáng)極液，以pH范圍為0-14的酸溶液、堿溶液或者鹽溶液為陰極液，采用陽(yáng)離子膜電解鎢酸鈉溶液，采用恒流電解或者恒壓電解，所述的恒電流電解的電流密度范圍為r10mA/cm2，所述恒電壓電解所采用的電壓范圍1(T300V，電解時(shí)電解液的溫度范圍為室溫至90°C，電解3~30分鐘，然后將得到的產(chǎn)物清洗之后烘干，將烘干后的產(chǎn)物高溫焙燒，高溫焙燒是在空氣氛圍下將產(chǎn)物放到一個(gè)容器中以2.5~l(TC/min的升溫速率升溫至45(T600°C，然后恒溫焙燒f 5h，自然冷卻至室溫，得到純凈的鎢酸銅晶體。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用陽(yáng)離子膜電解法制備鎢酸銅的方法，其特征在于:采用一個(gè)電極槽進(jìn)行電解，所述的電解槽是一個(gè)以銅片為陽(yáng)極、以惰性電極為陰極、陽(yáng)離子膜為隔膜的雙室電解槽。
3.如權(quán)利要求1所述的一種利用陽(yáng)離子膜電解法制備鎢酸銅的方法，其特征在于:所采用的陽(yáng)離子膜為全氟磺酸陽(yáng)離子交換膜。
4.如權(quán)利要求1所述的一種利用陽(yáng)離子膜電解法制備鎢酸銅的方法，其特征在于:所述的惰性電極為玻碳電極、石墨電極、鈦電極(網(wǎng))、或者鉬電極(網(wǎng))。
5.如權(quán)利要求1所述的一種利用陽(yáng)離子膜電解法制備鎢酸銅的方法，其特征在于:所述的陽(yáng)極液的優(yōu)選濃度范圍為0.01~0.5mol/L。
6.如權(quán)利要求1所述的一種利用陽(yáng)離子膜電解法制備鎢酸銅的方法，其特征在于:所述的陰極液的優(yōu)選PH范圍為1~5。
7.如權(quán)利要求1 所述的一種利用陽(yáng)離子膜電解法制備鎢酸銅的方法，其特征在于:所述的恒電流電解優(yōu)選的電流密度范圍為5(T100mA/Cm2。
8.如權(quán)利要求1所述的一種利用陽(yáng)離子膜電解法制備鎢酸銅的方法，其特征在于:所述的恒電壓電解優(yōu)選的電壓范圍為50~150V。
9.如權(quán)利要求1所述的一種利用陽(yáng)離子膜電解法制備鎢酸銅的方法，其特征在于:烘干工藝為在鼓風(fēng)干燥箱中3(T80°C恒溫放置2h。
10.如權(quán)利要求1所述的一種利用陽(yáng)離子膜電解法制備鎢酸銅的方法，其特征在于:所述的酸溶液為0.0OTlmol/L的鹽酸或者硫酸溶液,所述的堿溶液為0.0OTlmol/L的氫氧化鈉或者氫氧化鉀溶液，所述的鹽溶液為0.0OTlmol/L的氯化鈉或者碳酸鈉溶液。
【文檔編號(hào)】C25B1/00GK104073835SQ201410281169
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】張全生, 閔凡奇, 王淼, 李碩, 李細(xì)方, 黨國(guó)舉, 王昭勍, 李海燕 申請(qǐng)人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院