本發(fā)明屬于無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，以及具體地涉及一種高純度二氧化銥的制備方法。

背景技術(shù)：

銥是一種稀有元素，于1803年在鉑的不溶雜質(zhì)中被發(fā)現(xiàn)。銥的化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定，是最耐腐蝕的金屬之一。特別地，銥對(duì)酸的化學(xué)穩(wěn)定性極高，室溫下不溶于常見的無機(jī)酸或有機(jī)酸，一般只有海綿狀的銥才能夠緩慢地溶于熱王水中，而對(duì)于致密狀態(tài)的銥，即使是沸騰的王水也不能將其腐蝕。正是由于銥的這一系列極其穩(wěn)定的特性，導(dǎo)致采用常規(guī)的制備方法極難得到二氧化銥。

二氧化銥有很多潛在的用途，可以利用二氧化銥來制備陽極涂層材料，其摻雜制備的電極具有良好的電催化活性和電解耐久性，在酸性電解溶液中使用時(shí)具有穩(wěn)定性好、電流大、工作壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。此外，二氧化銥可以用來制作再生燃料電池的催化劑和高精度的ph電極等。

目前二氧化銥的制備方法包括電化學(xué)氧化、濺射、熱氧化等方法。本領(lǐng)域的傳統(tǒng)方法可以主要概括為以下兩種：一種是將銥粉在空氣或氧氣中加熱至1000℃來生成二氧化銥；以及另一種是向含有(ircl6)^2-的熱溶液中加入堿(例如，氫氧化鈉或氫氧化鉀)直至棕色恰好變成藍(lán)色，過濾得到藍(lán)色沉淀，然后將藍(lán)色沉淀在真空中干燥成藍(lán)色粉末，從而得到ir(oh)4，即iro2·2h2o，最后將ir(oh)4在氮?dú)庵屑訜嶂?50℃脫水成黑色的iro2。以上兩種制備二氧化銥的方法都存在諸多問題，例如，操作復(fù)雜繁瑣，以及更重要的是，由于銥難以氧化，制備得到的二氧化銥都存在不同含量的銥單質(zhì)雜質(zhì)。目前常規(guī)制備方法，例如，銥粉在空氣中或氧氣中加熱至1000℃而制備的二氧化銥中，銥單質(zhì)的含量一般在40％以上。此外，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上銷售的二氧化銥大都存在銥單質(zhì)雜質(zhì)，二氧化銥純度低而且難以提純。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是提供一種高純度二氧化銥的制備方法，由本發(fā)明的制備方法制得的二氧化銥的純度可在99.95％以上。

本發(fā)明的目的是通過以下實(shí)施方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明提供了一種高純度二氧化銥的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將銥單質(zhì)粉末和氧化銅粉末混合，得到混合粉體；

(2)將步驟(1)中制得的混合粉體于800～1000℃下煅燒；

(3)對(duì)步驟(2)中煅燒后的粉體進(jìn)行酸洗以除去氧化銅，得到iro2沉淀；

(4)對(duì)步驟(3)中制得的iro2沉淀進(jìn)行洗滌和干燥，從而制得目標(biāo)產(chǎn)物二氧化銥。

本發(fā)明人驚訝地發(fā)現(xiàn)，通過向銥單質(zhì)粉末中加入氧化銅粉末，可以提高所制得的二氧化銥的純度。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，銥單質(zhì)粉末和氧化銅粉末質(zhì)量比為1:x，其中x≥0.1。

為了降低煅燒后除去氧化銅的成本，以及降低對(duì)環(huán)境的污染，x的范圍優(yōu)選為0.1至2，更優(yōu)選為0.1-1。

為了使銥粉末和氧化銅粉末混合更加均勻，步驟(1)中制得的混合粉體的粒徑d90≤10微米，優(yōu)選地1微米≤d90≤10微米。

根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，其中，步驟(1)中所述混合包括以下步驟：將銥粉末和氧化銅粉末研磨混合。在一些實(shí)施方案中，所述研磨混合是在研缽中進(jìn)行的，以及在一些實(shí)施方案中，研磨混合的方式可以為手動(dòng)研磨或機(jī)械球磨。

本發(fā)明中，對(duì)步驟(2)中煅燒的時(shí)間沒有特殊要求。在一些實(shí)施方案中，步驟(2)中煅燒的時(shí)長(zhǎng)為至少1h，在一些實(shí)施方案中為1～24小時(shí)，以及在一些實(shí)施方案中為1～15小時(shí)。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中，步驟(2)中煅燒是在箱式爐中進(jìn)行的。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中，步驟(2)中煅燒可以在常壓下、于空氣或氧氣的氣氛下進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中，適合用于酸洗的酸可以為可溶解氧化 銅的有機(jī)酸和無機(jī)酸。在一些實(shí)施方案中，用于步驟(3)中酸洗的酸為無機(jī)酸，以及在一些實(shí)施方案中，所述無機(jī)酸為硝酸、硫酸、鹽酸或磷酸。在另一些實(shí)施方案中，用于步驟(3)中酸洗的酸為有機(jī)酸，例如醋酸。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中，可以采用去離子水和/乙醇對(duì)步驟(3)中制得的iro2沉淀進(jìn)行洗滌。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)由于銥元素的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，銥在自然界中通常以單質(zhì)的形式存在，難以被氧化，現(xiàn)有的技術(shù)制備得到的iro2粉體成分不均一，都存在銥單質(zhì)，純的iro2難以獲取，特別地，目前從國(guó)內(nèi)外購(gòu)買到的純度為99.95％的iro2粉體，通過x射線衍射儀都可檢測(cè)到ir的衍射峰；與之相比，本發(fā)明的方法制備的二氧化銥，采用x射線衍射儀(xrd)未檢測(cè)到ir的衍射峰，本發(fā)明方法得到的是純相的iro2粉體，不存在銥單質(zhì)，粉體質(zhì)量良好，大大降低生產(chǎn)成本和工藝難度；

(2)現(xiàn)有的技術(shù)通常是在氧氣氣氛中對(duì)銥單質(zhì)粉末進(jìn)行燒結(jié)或者采用一系列的化學(xué)合成工藝，造價(jià)高昂，對(duì)于常規(guī)方法，通常先在空氣中將銥單質(zhì)燒結(jié)為二氧化銥和銥單質(zhì)的混合體，然后用高濃度的鹽酸在高溫高壓環(huán)境中洗去混合體中的銥單質(zhì)，進(jìn)一步提煉酸中的銥單質(zhì)反復(fù)循環(huán)此過程，最終得到二氧化銥；與之相比，本發(fā)明方法只需將銥單質(zhì)與氧化銅進(jìn)行混合、燒結(jié)和酸洗，即可得到高純度的iro2粉體，無需反復(fù)燒結(jié)，簡(jiǎn)單易行，極大的降低產(chǎn)品能耗和獲取的工藝難度，降低經(jīng)濟(jì)成本。

因此，本發(fā)明的方法可以消除傳統(tǒng)制備方法中工序復(fù)雜、銥單質(zhì)難以去除的缺點(diǎn)，可以顯著降低能耗。此外，本法工藝簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，選用的化學(xué)試劑價(jià)格低廉易得。

附圖說明

以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方案，其中：

圖1為實(shí)施例1所得iro2粉體的xrd圖譜；

圖2為實(shí)施例2所得iro2粉體的xrd圖譜；

圖3為實(shí)施例3所得iro2粉體的xrd圖譜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述，給出的實(shí)施 例僅為了闡明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例用于說明高純度二氧化銥的制備方法。具體地，所述方法包括以下步驟：

(1)按ir:cuo＝1:0.1的質(zhì)量比稱取銥單質(zhì)粉末和氧化銅粉末；

(2)將步驟(1)中所備的銥單質(zhì)粉末和氧化銅粉末放入研缽，研磨混合均勻，得到混合粉體，其粒徑d90為～10微米；

(3)將步驟(2)中所得的混合粉體放入坩堝，將坩堝放于箱式爐中，于常壓和空氣氣氛中，在800℃下，煅燒1h得到煅燒后的粉體；

(4)將步驟(3)中所得的煅燒后的粉體放入燒杯，加入適量稀硝酸，洗去殘余氧化銅粉末，得到iro2沉淀；

(5)將步驟(4)所得iro2沉淀用去離子水清洗三次，烘干，得到二氧化銥粉體。

采用xrd對(duì)本實(shí)施例制備的二氧化銥粉體進(jìn)行分析，結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出，已制備了純相的iro2粉體，且峰寬較窄，說明結(jié)晶質(zhì)量良好。

目前從國(guó)內(nèi)外購(gòu)買到的純度為99.95％的iro2粉體，通過x射線衍射儀都可檢測(cè)到ir的衍射峰；與之相比，從圖1還可以看出，xrd譜圖中不存在氧化銅、單質(zhì)銥等雜峰，所制備的二氧化銥純度高，在99.95％以上。

實(shí)施例2

本實(shí)施例用于說明高純度二氧化銥的制備方法。具體地，所述方法包括以下步驟：

(1)按ir:cuo＝1:0.5的質(zhì)量比稱取銥單質(zhì)粉末和氧化銅粉末；

(2)將步驟(1)中所備的銥單質(zhì)粉末和氧化銅粉末放入研缽，研磨混合均勻，得到混合粉體，其粒徑d90為～5微米；

(3)將步驟(2)中所得的混合粉體放入坩堝，將坩堝放于箱式爐中，于常壓和空氣氣氛中，在900℃下，煅燒5h得到煅燒后的粉體；

(4)將步驟(3)中所得煅燒后的粉體放入燒杯，加入適量稀硝酸，洗去殘余氧化銅粉末，得到iro2沉淀；

(5)將步驟(4)所得iro2沉淀用去離子水清洗三次，烘干，得到二 氧化銥粉體。

采用xrd對(duì)本實(shí)施例制備的二氧化銥粉體進(jìn)行分析，結(jié)果如圖2所示。由圖2可以看出，已制備了純相的iro2粉體，且峰寬較窄，說明結(jié)晶質(zhì)量良好。

目前從國(guó)內(nèi)外購(gòu)買到的純度為99.95％的iro2粉體，通過x射線衍射儀都可檢測(cè)到ir的衍射峰；與之相比，從圖2還可以看出，xrd譜圖中不存在氧化銅、單質(zhì)銥等雜峰，所制備的二氧化銥純度高，在99.95％以上。

實(shí)施例3

本實(shí)施例用于說明高純度二氧化銥的制備方法。具體地，所述方法包括以下步驟：

(1)按ir:cuo＝1:1的質(zhì)量比稱取銥單質(zhì)粉末和氧化銅粉末；

(2)將步驟(1)中所備的銥單質(zhì)粉末和氧化銅粉末放入研缽，研磨混合均勻，得到混合粉體，其粒徑d90為～2微米；

(3)將步驟(2)中所得的混合粉體放入坩堝，將坩堝放于箱式爐中，于常壓和空氣氣氛中，在1000℃下，煅燒15h得到煅燒后的粉體；

(4)將步驟(3)中所得煅燒后的粉體放入燒杯，加入適量稀硝酸，洗去殘余氧化銅粉末，得到iro2沉淀；

(5)將步驟(4)所得iro2沉淀用去離子水清洗三次，烘干，得到二氧化銥粉體。

采用xrd對(duì)本實(shí)施例制備的二氧化銥粉體進(jìn)行分析，結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出，已制備了純相的iro2粉體，且峰寬較窄，說明結(jié)晶質(zhì)量良好。

目前從國(guó)內(nèi)外購(gòu)買到的純度為99.95％的iro2粉體，通過x射線衍射儀都可檢測(cè)到ir的衍射峰；與之相比，從圖3還可以看出，xrd譜圖中不存在氧化銅、單質(zhì)銥等雜峰，所制備的二氧化銥純度高，在99.95％以上。