[发明专利]一种低温电化学还原钒氧化物制备金属钒的方法

说明书

本发明提供了一种低温电化学还原钒氧化物制备金属钒的方法，所述方法可以包括以下步骤：将钒氧化物加入电解液中，以金属基体为阴极，惰性导电材料为阳极，在温度60℃～100℃，电压2.0V～4.5V的条件下进行电沉积，沉积结束后，取出阴极产物，得到金属钒，其中，所述电解液为离子液体，所述钒氧化物在离子液体中的溶解度大于10mmol/L。本发明的方法能够在低温条件下电化学还原钒氧化物沉积得到金属钒，能够显著缩短金属钒制备流程，降低生产成本和操作温度，减少设备腐蚀，提高电流效率，能够实现金属钒的绿色生产。

技术领域

本发明涉及金属钒制备领域，更具体地讲，涉及一种低温电化学还原钒氧化物制备金属钒的方法。

背景技术

钒是一种具有重要战略意义的稀有金属，因其熔点高、硬度大、导热性好等特性，被广泛应用于钢铁、电池储能、航空航天和核工业等尖端领域。

近年来各国对金属钒及其合金的需求量越来越大，现阶段的生产工艺已无法满足其需求，因此，金属钒提取工艺的开发得到人们的高度重视。由于金属钒无法通过水溶液电解得到，目前主要是以氧化钒或氯化钒为原料，通过金属热还原法(如钙、铝、镁等)、氢还原法或真空碳还原法实现金属钒的制备，但此时金属钒中还含有碳、氧、氮、氢等杂质元素，需要进一步的提纯精炼才能达到产品标准。此外，熔盐电解法制备金属钒也成为近年来研究者们聚焦的一种新兴提取工艺。然而，熔盐电解法存在工艺流程长、生产成本高和操作温度高、设备腐蚀严重、杂质难以分离等问题，极大的限制了金属钒及其合金的应用。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种设备要求低，能够在较低温度下还原钒氧化物制备金属钒的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种低温电化学还原钒氧化物制备金属钒的方法，所述方法可以包括以下步骤：将钒氧化物加入电解液中，以金属基体为阴极，惰性导电材料为阳极，在温度60℃～100℃，电压2.0V～4.5V的条件下进行电沉积，沉积结束后，取出阴极产物，得到金属钒，其中，所述电解液为离子液体。

在本发明的低温电化学还原钒氧化物制备金属钒的方法的一个示例性实施例中，所述离子液体可以为低共熔溶剂、咪唑类离子液体和吡啶类离子液体中的一种或两种以上组合。

在本发明的低温电化学还原钒氧化物制备金属钒的方法的一个示例性实施例中，所述电解液可以为能够溶解钒氧化物的电解液，溶解度可以大于10mmol/L。进一步的，所述溶解度可以大于30mmol/L。

在本发明的低温电化学还原钒氧化物制备金属钒的方法的一个示例性实施例中，所述方法还可以包括向所述电解液中加入添加剂，所述添加剂为丙二酸、抗坏血酸或水杨酸中的一种或两种以上组合。

在本发明的低温电化学还原钒氧化物制备金属钒的方法的一个示例性实施例中，所述钒氧化物可以为五氧化二钒、三氧化二钒、二氧化钒以及一氧化钒中的一种或几种组合。

在本发明的低温电化学还原钒氧化物制备金属钒的方法的一个示例性实施例中，所述钒氧化物可以为粉末状。

在本发明的低温电化学还原钒氧化物制备金属钒的方法的一个示例性实施例中，所述阴极产物可以为附着在所述金属基体表面上的金属钒镀层或金属钒薄膜。

在本发明的低温电化学还原钒氧化物制备金属钒的方法的一个示例性实施例中，所述方法还可以包括将所述金属钒镀层或金属钒薄膜从所述金属基体分离得到金属钒粉末的步骤。

在本发明的低温电化学还原钒氧化物制备金属钒的方法的一个示例性实施例中，所述金属钒镀层或金属钒薄膜的厚度可以为10μm-500μm。