1314-61-0 / 五氧化二鉭的應用

概述^[1][2]

五氧化二鉭亦稱“鉭酸酐”，白色斜方晶體。其化學性質(zhì)較穩(wěn)定，耐一般的酸和堿，加熱時不被氯化氫或溴化氫侵蝕。與堿金屬的氫氧化物或碳酸鹽共熔能得到相應的不溶性鉭酸鹽，用水洗滌則水解生成水合五氧化二鉭沉淀。目前，傳統(tǒng)的高純五氧化二鉭是用液-液萃取分離鉭鈮過程中的鉭液來制取，先將鉭液打入中和沉淀槽，在攪拌下通入NH3氣，使溶液PH＝8-9，生成Ta(OH)5沉淀，然后將它通過壓濾機或真空過濾。然后將氫氧化鉭重新放入分解槽中，加入氫氟酸和硫酸溶解，用有機物進行二次萃取得到高純鉭液，高純鉭液用經(jīng)過凈化的氨水中和得到高純氫氧化鉭。高純氫氧化鉭在馬弗爐中煅燒、冷卻、過篩，得到高純五氧化二鉭產(chǎn)品。

制備^[2]

步驟1、用液-液萃取法從不純的鉭液材料中制得高純鉭液，先將鉭液打入中和沉淀槽，在攪拌下通入NH3氣，使溶液PH＝8-9，生成Ta(OH)5沉淀，然后將它通過壓濾機或真空過濾。然后將氫氧化鉭重新放入分解槽中，加入氫氟酸和硫酸溶解，用有機物進行二次萃取得到高純鉭液；

步驟2、將高純鉭液通氨中和至PH＞9，生成氫氧化鉭；

步驟3、然后將Ta(OH)5轉(zhuǎn)入真空過濾水洗槽中，用純水進行洗滌、過濾，洗至濾液含F(xiàn)＜0.02g/L，洗滌合格后轉(zhuǎn)入烘干箱中烘干；

步驟4、將烘干后的高純氫氧化鉭按如下步驟進行分段煅燒：

(1)先升溫到200℃，保溫2小時；

(2)再升溫到500℃，保溫5小時；

(3)再升溫到650℃，保溫2小時；

(4)再升溫到800℃，保溫4小時；

(5)降溫到200℃后出爐過篩即得高純五氧化二鉭。

應用^[3-6]

五氧化二鉭用于制備金屬鉭、光學玻璃、電子儀器和碳化鉭的中間體。其應用例如下：

1）制備五氧化二鉭納米顆粒/石墨烯復合光催化劑，以氧化石墨為基體，利用商用五氧化二鉭配置了所述催化劑的前驅(qū)體，通過雙氧水等試劑對五氧化二鉭前驅(qū)液的調(diào)節(jié)，輔助超聲的方法，實現(xiàn)了五氧化二鉭納米顆粒在石墨烯表面的生長，得到了五氧化二鉭納米顆粒/石墨烯復合光催化劑。所制備得到的五氧化二鉭納米顆粒/石墨烯復合光催化劑，由于石墨烯的電子接收作用，以及納米五氧化二鉭的紫外光催化性，在光催化分解有機污染物、光解水制氫等方面具有廣闊的應用前景。

2）以五氧化二鉭作為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池：將五氯化鉭溶于醇中，制備濃度為0.01mol/L-0.06mol/L的前驅(qū)體溶液；將前驅(qū)體溶液涂覆在透明導電基底上，然后在500-600℃下退火，以在導電基底的表面形成一層厚度為5nm-60nm的五氧化二鉭薄膜；將鈣鈦礦前驅(qū)體溶液涂覆在五氧化二鉭薄膜的表面，然后在100-110℃下退火，以在五氧化二鉭薄膜的表面形成厚度為400nm-500nm的鈣鈦礦吸光層；在鈣鈦礦吸光層的表面依次修飾空穴傳輸層和金屬電極，得到鈣鈦礦太陽能電池。本發(fā)明的方法工藝簡單，成本低，采用五氧化二鉭薄膜作為電子傳輸層，可加速電子的遷移能力并且提高光的利用率。

3）制備高密度五氧化二鉭膜料，將五氧化二鉭粉末放入真空石墨爐中熱壓成型；包括以下步驟：(1)采用機械泵抽真空到1×103～5×103Pa，再打開擴散泵抽真空到1×10-3～5×10-3Pa；然后充入氬氣進行保護，升溫到1300～1600℃；(2)保持溫度處于1300～1600℃，并加壓到18～25MPa，保溫時間25～35min，在保溫期間通惰性氣體氬氣保護，使燒結(jié)環(huán)境狀態(tài)壓力在1×103～1×104Pa之間；(3)以3～7℃/min的冷卻速度冷卻至室溫，即得高密度五氧化二鉭膜料。本發(fā)明通過高溫加壓的方式實現(xiàn)了材料的進一步致密化，簡化了傳統(tǒng)五氧化二鉭生產(chǎn)流程，且通過高溫加壓的方式可以制備出致密度更高，純度更高的鍍膜材料。

4)制備一種梭形五氧化二鉭光催化劑，包括：將金屬鉭粉分散在超純水中置于第一內(nèi)襯中，將氫氟酸和過氧化氫溶液均勻混合后置于第二內(nèi)襯中，進行水熱反應；反應結(jié)束后自然冷卻，將第一內(nèi)襯中的懸濁液離心、清洗、干燥，即得。本發(fā)明制備方法簡單，可重復性好，制得的梭形五氧化二鉭結(jié)晶度高，形貌可控，光催化效率高，在光解水制氫及水處理等方面具有廣闊的應用前景。

主要參考資料

[1]化學詞典

[2]CN200910039874.7低氟高純五氧化二鉭的制取方法

[3]CN201310044607.5五氧化二鉭納米顆粒/石墨烯復合光催化劑的制備方法

[4]CN201810279046.X以五氧化二鉭作為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池的制備

[5]CN201710093722.X一種高密度五氧化二鉭膜料制備方法

[6]CN201811216189.2一種梭形五氧化二鉭光催化劑的制備方法