Оксидные ванадиевые бронзы редкоземельных элементов в качестве электродноактивного материала и способ их получения

 

1. Оксидные ванадиевые бронзы редкоземельных элементов общей формулы R Vj, где R - редкоземельный элемент, в качестве электродноактивного материала. 2. Способ получения оксидных ванадиевых бронз редкоземельных элементов общей формулы , заключающийся в термообработке стехиометрических смесей оксидов редкоземельного элемента и ванадия (V) и ванадия (IV) при 680-740°С и давлении 77-90 кбар. а

П9> u1) с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3583400/23-26 (22) 20.04.83 (46) 30.08.84. Бюл. Ф 32 (72) В.Л.Волков, В.Г.Зубков, А.С.Федюков, 10. Г.Зайнулин и Л.И.Манакова (71) Институт химии Уральского научного центра АН СССР (53) 546.653546.881(088.8) (56) 1. Maltersson К. Forslund В.

Acta Cryst., 1977, ВЗЗ, р.775.

2. Polanisamy Т, Gopalakrishnan J.

Sastry M.V.Ñ., I. Indian. Chem. Soc., 1975, 52, 910, р.900.

3. Lingane J.J. Anal Chem. 1968, v.40, р.935.

Зд1) С 01 G 31 00 G 01 N 27 00 (54) ОКСИДНЫЕ ВАНАДИЕВЫЕ БРОНЗЫ

РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В КАЧЕСТВЕ

ЗЛЕКТРОДНО-АКТИВНОГО МАТЕРИАЛА И

СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ ° (57) 1. Оксидные ванадиевые бронзы редкоземельных элементов общей формуV<0 )5 где R — редкоземельный элемент, в качестве электродноактивного материала.

2. Способ получения оксидных ванадиевых бронз редкоземельных элементов общей формулы RV O„, заключающийся в термообработке стехиометрических смесей оксидов редкоземельного элемента и ванадия (V) и ванадия (IV) Е

С2 при 680-740 С и давлении 77-90 кбар.

1 1110

Изобретение относится к оксидным ванадиевым бронзам редкоземельных элементов и мс,кет быть использовано

10 при производстве электродно-активных материалов .электродов для потенцио5 метрического определения активности или концентрации ионов редкоземельных элементов в растворах.

Оксидные ванадиевые бронзы редкоземельных элементов общей формулы

R U,6 01 гексагональной сингонии, споСоб их получения и свойства, а также оксидные соединения с аналогич-. ной структурой неизвестны и в литератУре не описаны.

Наиболее близкой по структуре гексагональным ванадиевым бронзам редкоземельных элементов R V < О„. является оксидная ванадиевая бронза цезия общей формулы Cs V О с nat раметрами элементарной ячейки а=9,880 и с-"3,605 Л (1).

Однако применение данной бронзы неизвестно, параметры ее кристаллической решетки, а следовательно, форма и структурные группировки кристаллов существенно отличаются от бронз

Ч 601

Известен способ получения оксидной ванадиевой бронзы редкоземельно30 го элемента лантана с моноклинной сингонией общей формулы La.

Однако данным способом получают только оксидную бронзу лантана моноклиннои сингонии La V О (0,10 х < 0,15) и не представляется возможным получать оксидные ванадиевые бронзы редкоземельных элементов гексагональнОЙ сингонии Общей ФОРмулы R V 6 О 15 где R — - редкоземельный элемент, что объясняется особенностями электронного строения редкоземельных элемен- 5 тов.

Наиболее близким к предлагаемому является электродно-активный материал из фторида, лантана, которыи используют для косвенного потенциометричес- 0 кого определения одного из редкоземельных элементов — лантана. Определение концентрации ионов лантана проводят путем титрования растворов лакатана раствором фторида натрия (3j?>

Однако данный электродно-активный материал не применим для прямого нотенциометрического определения

GK THBHoc TH (HJIH концентрации )других ионов, редкоземельных элементов.

Оксидные ванадиевые бронзы редкоземельньр элементов гексагональной сингонии общей формулы RV О1 получают путем термообработки стехиометрических смесей оксидов R Оз, V O и ЧО 1 взятых согласно реакции

0,5К О +1,5Ч О +ЗЧО - КЧ601 4 о 5 при 680-7 0 С и .давлении 77-90 кбар.

Процесс длится -10-20 мин. После этого образцы охлаждают до комнатной температуры, затем снижают давление до атмосферного и получают оксидные ванадиевые бронзы редкоземельных элементов гексагональной сингонии общей формулы RV, О „<.

В результате получают компактный хорошо спеченный образец черного с металлическим блеском цвета. После растирания цвет горошка бронзы темно-коричневый.

Технологические параметры процесса — температура 680-740 С и давление 77-90 кбар обеспечивают прохождение процесса в течение очень короткого времени (10-20 мнн). При температурах выше 740 С образуется большое количество жидкой . азы, что приводит к образованию примесей и загрязнению бронзы. При давлениях ниже 77 кбар и температурах ниже 680 С процесс не проходит до конца и образцы содержат примесь Ч О и других фаз.

П р и м .е р 1. В агатовой ступке тщательно перемешивают 0,2288 г

Nd20, 0,3384 r ЧО и 0,3565 r V О

Полученную смесь оксидов помещают в платиновый тигель, нагревают до

700 С под давлением 77 кбар и вьщерживают при этих условиях в течение

15 мин. После охлаждения образца и снижения давления до атмосферного получают бронзу состава ЫЧ60„ гексагональной сингонии с параметрами кристаллической решетки a=14,704+

+0,005,с=26,9974 0, 0025 А.

Пример 2. В агатовой ступке тщательно перемешивают 0,2393 r Еи О

0,3384 r ЧО и 0,3565 r Ч О >.

2 3

Полученную смесь оксидов помещают в платиновый тигель и после проведения процесса как в примере 1 получают однофаэную бронзу состава ЕпЧ О„ гексагональной сингонии с параметрами кристаллической решетки

a=14,607+0,009, с=27,016+0,016 А.

Пример 3 . В агатовой ступке тщательно перемешивают 0,2488 г Tb203

1110751

Составитель В.Дубровская

Редактор И.Касарда Техред Т.Фанта Корректор А.Обручар

Заказ 6250/19 Тираж 463 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

i13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

0,3384 г VO и 0,3565 г V О . Полученную смесь оксидов помещают в платиновый тигель, нагревают до 740 С под давлением .7 кбар и выдерживают при этих условиях в течение 20 мин.

После охлаждения образца и снижения давления до атмосферного получают бронзу состава ТЬЧьО„ гексагональной сингонии с параметрами кристаллической решетки а=14,6998+0,0002, с=27, 014-+0,014 А.

Пример 4. В агатовой ступке тщательно перемешивают 0,2570 r HO 03

3384 r VO H 0,3565 r V 05 Полу ченную смесь оксидов помещают в платиновый тигель, нагревают до 680 С под давлением 90 кбар и выдерживают при этих условиях в течение 10 мин.

После охлаждения образца и снижения давления до атмосферного получают бронзу состава гексагональной сингонии с параметрами кристаллической решетки а=14,708+0,011, с=26,982 0,017 Х.

Пример 5. В агатовой ступке тщательно перемешивают 0,2680 г Vb О, 3384 r UO H 0 3665 r V>0< Полу ченную смесь оксидов помещают в платиновый тигель, нагревают до 700 С под давлением 77 кбар и выдерживают при этих условиях в течение 15 мин.

После охлаждения образца и снижения давления до атмосферного получают бронзу состава ЧЬЧ О гексагональной сингонии с параметрами кристаллической решетки а=14,800+0,001, с=26,708+

0,008 3..

Полученные согласно примерам 1-5 оксидные ванадиевые бронзы RV<0« представляют собой компактные, плотные и хорошо спеченные образцы, к которым с помощью токопроводящего клея, состоящего иэ порошка серебра и клея

БФ-2, подсоединяют металлический токопровод, например медный. После этого образец вставляют в корпус электрода из стеклянной трубки. Evo поверхность и место контакта бронзы

5 с токопроводом покрывают бакелитовь1м лаком. Лак сушат при 60-100 С. Затем с рабочей поверхности образца сошлифовывают бакелитовый лак и получают электрод с электродно-активным материалом из оксидной ванадиевой бронзы RV О, который используют для прямого потенциометрического определения активности(или концентрации 1 ибнов редкоземельных элементов в растворах.

Электродные свойства оксидных ванадиевых бронз редкоземельных элементов обеспечены тем, что потенциал данных соединений RV О „ относительно электрода сравнения, например хро-серебряного, находится в прямолинейной зависимости от концентрации соответствующих ионов редкоземельных элементов в растворах их солей. Прямолинейная зависимость потенциала от концентрации ионов редкоземельных элементов наблюдается в интервале

1 (pR3 с5

Это позволяет проводить прямое потенциометрическое определение активности или концентрации ионов редкоземельных элементов с помощью электродно-активного материала из бронзы КЧ О . Электродные свойства

3g бронз КЧ О„ в основном определяются их структурными особенностями, которые способствуют ионному обмену межз. ду ионами R бронз и растворов.

Технико-экономический. эффект спс40 тоит в том, что в химии редкоземельных элементов возможна организация приборного экспрессного метода определения концентрации ионов редкоземельных элементов в растворах.