1. Katalytische regio
(1) Zwavelzuurindustrie (hoofdtoepassing)
Rol:fungeert als katalysator vooroxidatie van SO₂ naar SO₃(contactproces voor de productie van zwavelzuur).
Mechanisme:V₂O₅ en K₂O/SiO₂ vormen een katalysator, zuurstofatomen worden via de V⁵⁺↔V⁴⁺-cyclus overgebracht:
SO2+V2O5→SO3+V2O4V2O4+21O2→V2O5
Voordelen: hoge activiteit, lage kosten, kan vroege platinakatalysatoren vervangen.
(2) Katalyse van organische synthese
Selectieve oxidatie:
Benzeen → Maleïnezuuranhydride (gebruikt in weekmakers).
Propaan/propyleen → acrylzuur (synthetische acrylhars).
Dehydrogeneringsreactie: ethylbenzeen → styreen (grondstof voor polystyreen).
Omgevingskatalyse: katalytische ontleding van stikstofoxiden (NOₓ) en organische verontreinigende stoffen in industriële uitlaatgassen.
2. Energieopslag en batterijmaterialen
(1) Vanadium Redox-batterij-Batterij (VRFB)
Functie:Omdat het een actieve stof van de elektrolyt is, accumuleert het energie als gevolg van de redoxreactie V⁵⁺/V⁴⁺ (anode) en V³⁺/V²⁺ (kathode).
Voordelen:
Длительный срок службы (>20 000 cycli).
Geschikt voor grootschalige energieopslag (bijvoorbeeld wind- en zonne-energiecentrales).
(2) Lithium-ion-/natrium-ion-batterijen
Materiaal positieve elektrode:
Gelaagde V₂O₅ kan Li⁺ of Na⁺ insluiten, met een hoge theoretische capaciteit (~294 mAh/g).
Modificatietechnieken (zoals draadsnijden en koolstofcoating) verbeteren de geleidbaarheid en cyclusstabiliteit.
Toepassingsscenario's: Batterijen met hoge energiedichtheid, flexibele elektronische apparaten.
3. Chemische en materiaalproductie
(1) Keramiek en glas
Kleurstoffen: Door toevoeging van V₂O₅ ontstaat een geel of groen keramisch glazuur.
Ultraviolette absorptie: gebruikt in speciaal glas (bijvoorbeeld voor thermische isolatie van gebouwen).
(2)Grondstoffen voorproductie van metaalvanadium en legeringen: metaalvanadium wordt geproduceerd door middel van aluminothermische of calciumreductiemethode:
V2O5+5Ca→2V+5CaO
Toepassing van legeringen:
Vanadium staal(Fe-V): verhoogde sterkte en corrosieweerstand (gebruikt in gereedschapsstaal en auto-onderdelen).
Titaniumlegering(Ti-6Al-4V): constructiemateriaal voor de lucht- en ruimtevaartindustrie.
(3) Synthese van andere verbindingen
Vanadiumnitride (VN): slijtvast coatingmateriaal.
Vanadaten(bijv. NaVO₃): conserveermiddelen en corrosieremmers.