钼酸铝

【背景及概述】^[1][2]

商业上常用的无毒腐蚀抑制剂有三种主要类型：硼酸盐、磷酸盐、钼酸盐颜料。钼酸盐20多年来一直在商业上应用，并且其抗腐蚀能力相当于甚至在一定条件下超过铬酸盐和铅基颜料。钼酸盐颜料是铅基和铬酸基防腐蚀颜料的安全替代产品。

钼酸铝，其CAS号为15123-80-5，化学式Al₂H₆Mo₃O₁₂，分子量539.88400，中文别名氧化钼铝。钼酸铝属于A₂(MO₄)₃结构类型的化合物，其中A=Y、Sc、In、Al以及从Ho到Lu的稀土金属，M=W、Mo，属于正交结构晶系，具有负的体热膨胀系数，由于A2(MO4)3结构具有比较大的相容性，可以容纳离子半径在67.5-107.5pm的+3价阳离子，因此可以通过改变A离子的种类或形成不同A2(MO4)3结构类型的化合物的固溶体，可以改变晶体结构类型从正交相变单斜相转变的温度，从而制备热膨胀系数为正、负、零的材料。可在电子、光学和微机械等领域有潜在的应用价值。在钼酸铝合成方面，应用较多的方法主要包括：溶胶-凝胶法、喷雾热解法、固态合成、熔盐法、机械化学合成法、超声波法、模版法、水热法等。但是固态合成法由于原料混合布均匀造成有很多金属氧化物杂质；溶胶-凝胶法、水相沉淀法、水热法、微波法等的缺点是有添加剂的存在或者反应时间较长（长达几小时甚至几天时间）。

【制备】^[1]

一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铝的方法，具体包括如下步骤：

1）以铝片为阳极，以惰性电极为阴极，以含有去极化剂和钼酸钠的水溶液为阳极液，以酸溶液、碱溶液或盐溶液为阴极液，在阳离子膜为隔膜的双室电解槽中，采用恒流电解或恒压电解的方式，控制温度范围为室温至90℃，优选从室温至50℃进行电解含有去极化剂和钼酸钠的水溶液，直至Na⁺离子全部转移到阴极室；所述惰性电极为玻碳电极、石墨电极、钛网或铂网；所述含有去极化剂和钼酸钠的水溶液中，钼酸钠的浓度为0.005-2.5mol/L，优选为0.01-0.5mol/L，更优选为0.1mol/L，去极化剂的浓度为0.01-0.1mol/L；所述去极化剂为硝酸或硝酸钠；所述酸溶液为浓度为0.001-1mol/L的盐酸水溶液或浓度为0.001-1mol/L的硫酸水溶液；所述碱溶液为浓度为0.001-1mol/L的氢氧化钠水溶液或浓度为0.001-1mol/L的氢氧化钾水溶液；所述盐溶液为浓度为0.001-1mol/L的氯化钠水溶液或浓度为0.001-1mol/L的碳酸钠水溶液；所述的阳离子膜为全氟磺酸阳离子交换膜；优选为美国杜邦公司生产的Nafion全氟磺酸212型阳离子交换膜；所述恒流电解的电流为0.08-0.8A，优选为0.4-0.8A，更优选为0.6A，电流密度为1-100mA/cm2，优选为50-100mA/cm2，更优选为75mA/cm2；所述恒压电解的电压为10-300V，优选为20-150V，更优选为20V；

2）电解完后，将在阳极室得到的产物用去离子水边清洗边过滤，以便将Na⁺及去极化剂清洗干净，得到的滤饼控制温度为300-400℃干燥1-4h，即得钼酸铝。

【应用】^[1][2]

目前由于环境的污染，工业的快速发展，金属腐蚀所造成的损失也日趋严重。防止金属腐蚀的措施虽多，但最广泛、最有效的仍然是涂料、油漆的保护方法；随着涂料工业技术的飞速发展，以及人类科学文明的进步，传统的含铬、铅等一系列的防锈颜料由于具有很强的毒性，甚至具有致癌性，逐渐被淘汰，已满足不了人类对环境及其健康的要求；目前，在市场上，国内外的低/无毒防锈颜料主要有磷酸锌、锌粉、三聚磷酸铝、磷钼酸锌系列等，但上述产品在防腐、防锈性能、环保性能等一些指标上仍存在各种不足，不能满足高端要求。钼酸盐颜料包括钼酸铝是铅基和铬酸基防腐蚀颜料的安全替代产品。有研究发明了一种钼酸铝防锈颜料，由以下原料制成：钼酸钠 20‑35% 、硝酸铝  10‑15% 、水合磷钼酸  5‑7% 、氧化锌 45‑60%、 PH调节剂0.5‑1.5%。制备方法如下：

1） 按照钼酸钠 20‑35% 、硝酸铝 10‑15% 、水合磷钼酸  5‑7% 、氧化锌 45‑60%、 PH调节剂0.5‑1.5%配置原料；

2） 将钼酸钠、 硝酸铝 、水合磷钼酸以1:3的比例分别用水稀释待用；

3） 将水和氧化锌按3:1的比例投入反应釜，后开始搅拌、升温；

4） 当温度升到40‑45度，均匀滴加步骤2）中稀释后的磷钼酸水溶液，滴加时间控制在1‑1.5h，保温2h；

5） 冷却至常温，取样、检测冷却后水溶液的PH值，并用PH值调节剂将该水溶液PH值控制在8‑9；

6） 将步骤2）中稀释后的钼酸钠水溶液投入反应釜，后开始均匀缓慢滴加步骤2）中稀释后的硝酸铝水溶液，滴加时间控制在3‑5h；

7） 待反应物完全沉淀后，冷却至20‑25度，压滤脱水，干燥，粉碎，检测合格后包装。

【主要参考资料】

[1] 张全生;闵凡奇;贾李李;李细方;李硕;王淼;党国举;王昭勍;李海燕;尹佳佳. 一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铝的方法. CN201510163806.7，申请日 2015-04-09

[2] 吴亚红.钼酸铝防锈颜料及其制备方法. CN201210091326.0 ，申请日2012-03-31