还原五氧化二钒制备钒的低价氧化物.pdf

摘要向从提恕敖鹗簟!>堤澹氲继濉毕啾以来,具有这种相变的材料就成为材料科学研究的热点。这些材料中,最引人注目的是钒的低价氧化物,尤其二氧化钒趸鞘亲畹湫偷木哂蠱的材料。当温度改变时,一氧化钒和趸胺⑴O啾洌丛拥呐帕蟹绞椒生变化。这些柏变伴随着材料磁、电、光学性能卜的相当町观的突变,使得用二氧化钒和三氧化二钒制造各种电了、光学器件如限流元件、热敏器件和智能窗涂层等应用材料成为可能。因此,最近几年来,世界上又掀起厂一股研究二氧化钒和一趸龇安粼拥母春喜牧系娜瘸薄本文以高纯度的五氧化二钒粉末为原料,用还原反应制备所需的二氧化钒和三氧化:钒。其中,三氧化二钒是通过氢气直接还原五氧化二钒来生成的。而制各二氧化钒的方法有如卜儿种:氢气直接还原五氧化二钒。碳亢诨蚴以一定的摩尔比混和五氧化二钒在惰性气体保护下还原。铜做还原剂还原五氧化二钒。另外,本文也尝试,在惰性气体保护下直接热解五氧化二钒的方法。本文主要采用了/妥栉虏馐缘牟馐允侄巍F渲校琗崩来分析生成物的相结构,姆治鼋峁美赐撇夥从獭W詈螅瞥傻钒氧化物与AЦ春仙战岢商沾桑云浣凶栉虏馐裕慈范ㄖ聘鞯亩化钒和三氧化二钒确具有期颦的效应。根据治龅慕峁孀欧从ξ露鹊牟煌跗乖逖趸翱梢陨隫,,等多种低价氧化物,而制备纯化学计量比的三氧化暗理想条件是:在纯的干燥氢气中,将五氧化二钒加热到保温,然后升温到继续保温,最后随炉冷却。炭黑和石墨还原效果相似,但它们还原五氧化■钒的最终产物分别是二氧化钒和五氧化三钒,制备二氧化钒理想条件是:在氮气/氩气保护下,将炭黑和五氧化■钒的混和粉末::加热到处理,然后升温到。却理,最终随炉冷却。铜还原会产生不可分离的杂质,冈此不是制各低价钒氧化物的理想还原剂。
根据疶分析,五氧化二钒还原的顺序是:一籿一一,对于不同的还原剂,还原的最终产物不同。阻温测试的结果表明,所制得的三氧化二钒和二氧化钒均具有明显的热敏相变效应,并伴随着电阻的突变。
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第一章绪论钒的氧化物族气、液和固相的物态,变化,还会出现在同一种物态尤其是固态中,表现为原子排表中过渡元素的氧化物中脑诘摹敖鹗粢灰话氲继绝缘体啾洹材料在温度、压力等条件改变时通常会经历各种相变。这螳相变不仅局限于列方式的变化和浓度的起伏。显然,相变产生的结构和成分的变化而引起的村料性能的变化,是材料科学中一个重要的研究领域。各种材料的相变中,元素周期·疘最引人注目。这些相变通常会伴随着材料电学、磁学和光学性能卜的突变,是制造新型电子器什的前提。年在墨西哥发现了第号元素,年将其命名为,钒”钒是过渡族元素,在地壳中的丰度为,位丁诓恳阎TK刂械牡位。产量最丰富的国家有南非、前苏联、中国和美国。且桓龇浅8丛拥奶逑怠3齁,主要氧化物、外,还有种形首槌傻奈锵嘁惨丫谎槊鳎绕涫墙系图厶难趸锞嗲宽。这些氧化物在氧化催化【、高能密度电池电极确矫嬗兄匾<际跤τ谩纯净的旱桔黄色捎诘绾汕ㄒ,剧毒。是会属钒在过量氧气中加热时的最终产物,但是常混杂有低价氧化物。较好的制法是使偏钒酸铵加热分解:根据简单的半径比术论证,预料钒酝嫣辶κ接胙跖湮皇谴罅诵但若按八面体配位,却义小了些。因此,虽然的结构稍复杂,或许不足为奇,它基本上是由畸变的撬秊￡用棱边而形成锯齿形的双链薄K辉很小的组成范围中是单相的。,/耉⋯⋯浙江大学上学歌士学位论文:还原五氧化二饥制备钒的低价氧化物瓾⋯
色的钒酸根离子.,或在高值时牛成【一】“。在和性,其生成热△Ⅳ;./被氢还原的反应,但最重要的是在接触法制硫酸的过程中催化趸猄用、駽徊交乖谀┱С扇趸埃纬梢幌盗在被加热时可逆地失去氧,这也许是它成为有多种;只途的催化刺的原因。例如它能催化许多有机物被空气或过氧化氢氧化的反应,催化烯烃和芳香烃的反应。在这项应用中,它代替了金属铂,铂不仅昂贵而且容易受砷等杂质的作用而“中毒”。是两性的,稍溶丁粕嵝匀芤骸苡谒嵘成淡黄色钒醺胱覽的盐,而溶于碱则生成无色溶液,在高时含正钒酸根离子T谥械萷凳保⑸盗兴庖痪酆戏从Γ多钒酸盐类物质。还是‘种温和的氧化剂,侈,在水溶液中被氢卤酸还原成钒。在固态时,被,郝幕乖蛟谌刍北徊菟峄乖是生成深蓝色的谑椅孪率墙鸷焓徒峁,由于钒原子成对键合在一起而有畸变。然而在℃以上变为无畸变的金红石结构馐备鞫栽臃挚#ㄓ虻膙键破裂,解脱了成键电子,因而导电能力和磁感应性急剧增强。彩橇叫缘模溶于非氧化性酸产生蓝色的钒氧根离”,而溶于碱产生黄到棕间有一连串的锵啵渲幸丫な档挠蠽鸙。不连续的化学切变相相渫ㄊ轿猇。浣峁挂越鸷焓峁刮;础并有周期性的缺陷。例子是,和虽然氧化物、和也符合通式,但这纯属形式上的联系,它们的结构的形成不是因化学切变作用,凶而与等瘴薰亍三氧化二钒是一种灰黑色、有金属光泽的结晶粉末