一種二硼化釩粉體的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二硼化釩粉體的制備方法，屬于陶瓷粉體制備【技術(shù)領(lǐng)域】。該制備方法是將摩爾比為3：11的偏釩酸銨和單質(zhì)硼粉及一定量的熔鹽混合均勻后，在惰性氣體保護下在800～1100℃下熱處理0.5～4h得到二硼化釩粉體。反應產(chǎn)生的副產(chǎn)物三氧化二硼和熔鹽可通過用熱水浸潤溶解的方法去除。本發(fā)明方法采用的釩源無毒害，生產(chǎn)工藝簡單，適合批量生產(chǎn)。本發(fā)明方法引入的熔融鹽環(huán)境加速了固相物質(zhì)的擴散速度，使得合成溫度低，合成周期短，所合成粉體具有純度高、粒徑小等特點。
【專利說明】一種二硼化釩粉體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于陶瓷粉體制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種二硼化釩(VB2)粉體的制備方法，其可用于制備超高溫陶瓷、耐磨材料和堿性電池電極材料。
【背景技術(shù)】
[0002]VB2具有熔點高、硬度大、導電導熱性能好、可抵抗熔融金屬侵蝕等特點，可用于制作超高溫結(jié)構(gòu)材料，在超高溫、金屬冶煉等極限環(huán)境具有重要的應用。另外，VB2作為堿性電池電極材料具有較大的放電容量，是一種新型的能源材料。
[0003]目前VB2粉體的制備方法主要有以下幾種，包括(I)采用金屬單質(zhì)V和單質(zhì)B直接加熱或機械合金方法合成，該法工藝簡單，溫度低，但原料昂貴，合成粉體顆粒尺寸大且均勻性較差；(2)采用還原劑還原V2O5，該法所制備的粉體粒徑均勻，但合成溫度較高(>1300°C )，且使用的原料V2O5為劇毒物質(zhì)；(3)采用VC14，NaBHjP Mg為原料，在反應釜中通過固相反應合成VB2，該法合成溫度低(650°C )，所得粉體顆粒尺寸可達納米級，但原料昂貴，生產(chǎn)工藝需特殊設備，不適合大批量生產(chǎn)。由此可見，研究一種原料無毒且價格相對廉價、生產(chǎn)工藝簡單、合成溫度較低、合成粉體顆粒尺寸小且分布均勻的VB2粉體的制備方法具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解 決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝簡單、成本低廉、可批量制備VB2粉體的方法。
[0005]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的，包括以下步驟:
[0006](I)首先將偏釩酸銨(NH4VO3)、單質(zhì)硼⑶粉和熔鹽按比例進行配比，并放入球磨機中干磨混合；所述熔鹽為NaCl、KCl、LiCl、MgCl2中的一種或幾種混合；NH4V03與單質(zhì)B粉的素摩爾比為3:11 ;熔鹽的質(zhì)量為NH4VO3與單質(zhì)B粉總質(zhì)量的5~20倍；
[0007](2)將步驟(1)得到的混合粉體放入氧化鋁坩堝中，在惰性氣體保護下熱處理一段時間后自然冷卻，得到VB2、B203和熔鹽混合物；所述熱處理溫度為800~1100°C，處理時間為0.5~4h ;
[0008](3)將步驟(2)得到的混合物放入60~90°C的去離子水中并進行攪拌，當反應生成的B2O3及熔鹽溶解后，通過過濾分離得到沉淀，沉淀經(jīng)過水洗、醇洗、干燥等工藝后即可得到VB2粉體。
[0009]作為一種優(yōu)化，所述步驟⑴中的熔鹽為NaCl與KCl按摩爾比1:1進行配比得到的混合物，該熔鹽的質(zhì)量為偏釩酸銨與單質(zhì)硼粉總質(zhì)量的10倍；所述步驟(2)熱處理溫度為900°C，熱處理時間為Ih ;所述步驟(3)中的去離子水溫度為60°C。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果。
[0011](I)本發(fā)明工藝簡單，無需傳統(tǒng)固相法所需的成型過程，無需特殊設備，適合批量生產(chǎn)。
[0012](2)本發(fā)明采用NH4VO3作為釩源，無毒，價格低廉，成本較低。
[0013](3)本發(fā)明在合成過程中引入了熔融鹽，加速了物質(zhì)擴散速度，NH4VO3受熱分解放出的氣體以及所生成B2O3的揮發(fā)還能對熔鹽體系進行攪拌，進一步加速擴散。本發(fā)明方法合成溫度低，合成周期短，有效地降低了生產(chǎn)能耗。另外，熔鹽的加入對所生成的VB2顆粒有一定的阻隔作用，晶粒長大受到了抑制，所制備的VB2粉體粒徑小，平均粒徑低于0.5 μ m。
【專利附圖】

【附圖說明】 [0014]圖1為實施例1制得的VB2的X射線衍射(XRD)圖譜。
[0015]圖2為實施例1制得的VB2的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。
【具體實施方式】
[0016]為了進一步了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和實施例詳述本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于下述實施例。
[0017]實施例1
[0018]將NH4VO3與單質(zhì)B粉按摩爾比為3:11的比例進行配比得到粉體I JfNaCl與KCl按摩爾比為1:1的比例進行配比得到粉體2 ;將粉體I與粉體2按質(zhì)量比1:10的比例在球磨機中干磨混合Ih后得到粉體3 ;將粉體3置于氧化鋁坩堝中，在流動Ar氣保護下加熱至900°C并保溫lh，自然冷卻到室溫后得到粉體4 ;將粉體4浸入60°C蒸餾水中并持續(xù)攪拌
0.5h，經(jīng)真空抽濾分離得到沉淀物；將沉淀物用60°C蒸餾水洗滌兩次后用乙醇洗滌一次，干燥后得到VB2粉體。
[0019]圖1為本實施例所制備的納米VB2粉體的XRD圖譜，該圖譜表明，所制備的VB2粉體為純相，未有其它雜質(zhì)相。
[0020]圖2本實施例所制備的VB2粉體的SEM圖譜，圖譜表明，所制備的VB2粉體的顆粒尺寸均勻，平均粒徑低于0.5μ m。
[0021]實施例2
[0022]將NH4VO3與單質(zhì)B粉按摩爾比為3:11的比例進行配比得到粉體I ;將粉體I與NaCl按質(zhì)量比1:10的比例在球磨機中干磨混合Ih后得到粉體2 ;將粉體2置于氧化鋁坩堝中，在流動Ar氣保護下加熱至800°C并保溫4h，自然冷卻到室溫后得到粉體3 ;將粉體3浸入70°C蒸餾水中并持續(xù)攪拌0.5h，經(jīng)真空抽濾分離得到沉淀物；將沉淀物用80°C蒸餾水洗滌兩次后用乙醇洗滌一次，干燥后得到VB2粉體。
[0023]實施例3
[0024]將NH4VO3與單質(zhì)B粉按摩爾比為3:11的比例進行配比得到粉體I ;將粉體I與KCl按質(zhì)量比1:5的比例在球磨機中干磨混合Ih后得到粉體2 ;將粉體2置于氧化鋁坩堝中，在流動Ar氣保護下加熱至1100°C并保溫0.5h，自然冷卻到室溫后得到粉體3 ;將粉體3浸入80°C蒸餾水中并持續(xù)攪拌1.5h，經(jīng)真空抽濾分離得到沉淀物；將沉淀物用80°C蒸餾水洗滌兩次后用乙醇洗滌一次，干燥后得到VB2粉體。
[0025]實施例4
[0026]將NH4VO3與單質(zhì)B粉按摩爾比為3:11的比例進行配比得到粉體I ;將粉體I與MgCl2按質(zhì)量比1:15的比例在球磨機中干磨混合Ih后得到粉體2 ;將粉體2置于氧化鋁坩堝中，在流動Ar氣保護下加熱至1050°C并保溫lh，自然冷卻到室溫后得到粉體3 ;將粉體3浸入80°C蒸餾水中并持續(xù)攪拌0.5h，經(jīng)真空抽濾分離得到沉淀物；將沉淀物用80°C蒸餾水洗滌兩次后用乙醇洗滌一次，干燥后得到VB2粉體。
[0027]實施例5
[0028]將NH4VO3與單質(zhì)B粉按摩爾比為3:11的比例進行配比得到粉體I ;將粉體I與LiCl按質(zhì)量比1:20的比例在球磨機中干磨混合Ih后得到粉體2 ;將粉體2置于氧化鋁坩堝中，在流動Ar氣保護下加熱至950°C并保溫lh，自然冷卻到室溫后得到粉體3 ;將粉體3浸入90°C蒸餾水中并持續(xù)攪拌0.5h，經(jīng)真空抽濾分離得到沉淀物；將沉淀物用90°C蒸餾水洗滌兩次后用乙醇洗 滌一次，干燥后得到VB2粉體。
【權(quán)利要求】
1.一種二硼化釩粉體的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)首先將偏釩酸銨、單質(zhì)硼粉和熔鹽按一定比例進行配比，并放入球磨機中干磨混合；所述熔鹽為NaCl、KCl、LiCl、MgCl2中的一種或幾種混合；所述偏釩酸銨與單質(zhì)硼粉的摩爾比為3:11 ;所述熔鹽的質(zhì)量為偏f凡酸銨與單質(zhì)硼粉總質(zhì)量的5~20倍； (2)將步驟(1)得到的混合粉體放入氧化鋁坩堝中，在惰性氣體保護下熱處理后自然冷卻，得到VB2、B2O3和熔鹽混合物；所述熱處理溫度為800~1100°C，處理時間為0.5~4h ； (3)將步驟(2)得到的混合物放入60~90°C的去離子水中并進行攪拌，當反應生成的B2O3及熔鹽溶解后，通過過濾分離得到沉淀物，將該沉淀物經(jīng)過水洗、醇洗、干燥后即可得到VB2粉體。
2.如權(quán)利要求1所述的二硼化釩粉體的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中的熔鹽為NaCl與KCl按摩爾比1:1進行配比得到的混合物，該熔鹽的質(zhì)量為偏釩酸銨與單質(zhì)硼粉總質(zhì)量的10倍；所述步驟(2)熱處理溫度為900°C，熱處理時間為Ih ;所述步驟(3)中的去離子水溫度為60°C。
【文檔編號】C01B35/04GK103979566SQ201410219036
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】冉松林, 魏雅男, 孫慧峰, 汪德文, 周黎明 申請人:安徽工業(yè)大學