שיטות מעבדה להשגת ונדיום פנטאוקסיד

1. פירוק תרמי של אמוניום metavanadate

עִקָרוֹן: חימום אמוניום metavanadate (NH₄VO₃) כדי לפרק אותו ל-V₂O5, אמוניה (NH₃) ומים.

שלבים

חוֹמֶראמוניום metavanadate טהור (NH₄VO₃).

הַסָקָה:

מניחים NH₄VO₃ בכור היתוך קרמי.

מחממים בהדרגה בתנור מופלה עד400-500 מעלותבתנאים מבוקרים.

תְגוּבָה

2NH4​VO3​Δ​V2​O5​+2NH3​↑+H2​O↑

הִתקָרְרוּת: אפשר למוצר להתקרר במקום יבש.

ניקוי: טוחנים את האבקה האדומה הכתומה- שהתקבלה ואחסנו בארון ייבוש.

הערות:

Избегайте перегрева (>600 מעלות) כדי למנוע הפחתה חלקית של V₂O₅ לתחמוצות נמוכות יותר (לדוגמה, VO₂).

השתמש במנדף כדי להסיר גז NH₃ רעיל.

2. משקעים של חומצות מתמיסות ונדאט

עִקָרוֹן: החמצה של נתרן ונדאט (NaVO₃) כדי לזרז V₂O5 hydrated ואחריו התייבשות.

שלבים:

ממיסים נתרן ונדאט:

הכן תמיסה של NaVO₃ במים חמים.

הַחמָצָה:

הוסף חומצה גופרתית מדוללת (H₂SO₄) טיפה אחר טיפה עד ל-pH ~2-3.

נוצר משקע אדום-כתום של V₂O₅ הלחה (מה שנקרא "עוגה אדומה"):

2NaVO3​+H2​SO4​→V2​O5​⋅nH2​O↓+Na2​SO4​

סִנוּןאסוף את המשקע באמצעות סינון ואקום.

התייבשות:

יבש את המשקעים בשעה120 מעלותכדי להסיר לחות פני השטח.

מחיש בשעה500 מעלותכדי לקבל V₂O₅ נטול מים:

V2O5⋅nH2OΔV2O5+nH2O↑

הערות:

השתמש בתוספת חומצה מבוקרת כדי להימנע מהחמצת יתר, שעלולה להמיס את המשקעים.

3. חמצון ונדיל סולפט (VOSO₄)

עִקָרוֹן: חמצון של ונדיל סולפט (VOSO₄) על ידי מי חמצן (H₂O₂) ליצירת V₂O5.

שלבים:

הכן תמיסת VOSO₄: ממיסים את VOSO₄-xH₂O בדילול H₂SO₄.

חִמצוּן:

הוסף עודף של 30% H₂O₂ לתמיסה תוך כדי ערבוב.

מחממים בעדינות עד60-80 מעלותכדי להאיץ את התגובה:

2VOSO4​+H2​O2​→V2​O5​↓+H2​SO4​+H2​O

סינון ושטיפה: אספו את המשקעים ושטפו במים מזוקקים.

יִבּוּשׁ: יבש בשעה100-150 מעלותכדי לקבל V₂O₅ טהור.

הערות:

עודף H₂O₂ חייב להתפרק (למשל על ידי הרתחה) כדי למנוע היווצרות שאריות של פרוקסידים.

4. חמצון אלקטרוכימי

עִקָרוֹן: חמצון אלקטרוליטי של מתכת ונדיום או מתכת עם מצב חמצון נמוך יותר בסביבה חומצית.

הַתקָנָה

אָנוֹדָה: מתכת ונדיום או V₂O₃.

אלקטרוליט: דלל H₂SO₄ או HNO₃.

מֶתַח: הפעל מתח מבוקר כדי לחמצן ונדיום ל-V⁵⁺.

תְגוּבָה:

V→V5++5ה−V5++3H2​O→V2​O5​↓+6H+

הערות:

נדרשת שליטה מדויקת ב-pH ובמתח.