Способ получения титаната лития

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИТАНАТА ЛИТИЯ состава Li, Tij.O, где О i 0,3, отжигом брикетированной смеси кислородсодержащего соединения лития и оксидов титана

СО1ОЭ СОВЕТСКИХ

РЕСПУЬЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОТ ЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 36 32360/23-26 (22) 05.08.83 (46) 23. 10 ° 84. Бюл. Р 39 (72) В.Л. Кожевников, С.М. Чешницкий и А.А. Фотиев (7 1) Институт химии Уральского научного центра АН СССР (53) 546 .82 1 (088.8) (56) 1. Lecerf А. Un oxyde doubIe

Iithium et de titane trivaIent Comp"

tes Reudas, 1962, v. 254, р. 20032004.

2. Johuston D.Ñ. Super conductinp

and NormaI State Pvoperties of

Li< „Ti 2 „0< SpineI Compounds

JournaI of Lou Temperature Physics, 1976, ч. 25, р. 145-175.,SU„„1 982 А

З1511 С 01 Г. 23/00; С Oi D 15/00 (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИТАНАТА

ЛИТИЯ состава Li1+„ Tiй.хО, где

О 4 О,З, отжигом брикетированной смеси кислородсодержащего соединения лития и оксидов титана (Ш) и (IV), отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты продукта и ускорения процесса, брикетированную смесь и пористый металлический титан помещают в разные секции двухсекционной ампулы, перед отжигом систему вакуумируют до 10

II0 мм рт.ст., ведут нагрев секции, 2 содержащей титан, при 780-820 С о в течение 3-5 мин и производят ее отпаивание.

4 11

Изобретение относится к неоргани-. ческой химии, а именно к синтезу оксидных соединений, содержащих литий и титан, и может быть использовано при получении сверхпроводниковых материалов.

Известен способ получения оксидного соединения LiTiO, путем взаимодействия смеси оксидов Li 0 и Т1 О ft).

Процесс ведут при 1000 С в аргоне. Получение соединений состава

Е11 Т12 „О где 0 х 03, содержащих титан в степени окисления (III), по этому способу невозможно.

Наиболее близким к предлагаемому по достигаемому эффекту является способ получения титаната лития состава Еi +„T i2 „0 где 0 4 X ь О, 3 нагреванием спрессованной при давлении 1800 кг/см смеси кислородсо- держащей соли лития (например

Li СО ) с диоксидом титана Ti0 в атмсофере кислорода. Температура обжига 740-750 С. Затем полученный состав перетирают с добавлением необходимого количества оксида Ei O, прессуют в таблетки при давлении 7200-14400 кг/см и отжигают в токе инертного газа при 750800 С в течение 12-24 ч $2(К недостаткам способа относится длительность процесса получения (только вторая стадия длится

12-24 ч, длительность его первой стадии еще больше вследствие низкой реакционной способности диоксида титана в реакциях с солями), необходимость применения высоких давлений прессования, низкая чистота конечного продукта вследствие его неоднофаэности и нарушения требуемого стехиометрического соотношения компонентов. Например, при синтезе титаната с 0,05 и Х 6 0,15 тре. буемой фазы образуется менее 40Х, а фазовый и химический состав образующихся примесей не установлен.

Цель изобретения — повышение чистоты конечного продукта и ускорение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения тйтаната . тия состава и1Фкт12 . ОФ где О + X 0,3, отжигом брикетированной смеси кислородсодержащего соединения лития и оксидов титана (III) и (IV) смесь и пористый метал-.

55 ствующего стехиометрического состава Перетирают, брикетируют при давлении 1500-2000 кг/см и полученный образец помещают в ампулу, разделенную на две секции, в одной из которых находится образеЦ, а в другой пористый металлический титак

После откачивания воздуха иэ ампулы до 10 " -10 2 мм рт.ст. ее запаивают. Секцию, содержащую титан, нагревают до 780-820 С и выдержио вают 3-5 мин,после чего зту часть отпаивают. Вакуумированную ампулу с образцом нагревают до 750-800 С о в течение 10-15 ч. Полученный продукт анализируют рентгенофазовым и химическим методами.

Обработка реакционного пространства с использованием пористого металлического титана предотвраща"

I ет частичное окисление Ti (Ш)- — з Ti (IU) и нарушение стехиометрии смеси.

При остаточном давлении более

10 мм рт.ст. и температуре ниже

780 С поверхность металлического титана пассивируется образующимся оксидом fiO в результате чего остаточный кислород в ампуле окисляет Ti (III), нарушая тем стехиометрию смеси, При остаточном давлении менее

10 мм рт.ст. и температуре выше

820 С давление кислорода в ампуле о после нагревания и выдержки в течение 3-5 мин меньше разновесного над оксидом TiO в результате чего в процессе получения часть кислорода переходит из образца в реакционное пространство, при этом нарушается требуемое стехиометрическое соотношение компонентов.

Время выдержки 3-5 мин является оптимальным для обеспечения синтеза однофазного продукта.

П р и и е р 1. Смесь, содержащую 0,2990 r Li,O, 1,5980 r TiO и 1,4380 r Ti 0, тщательно перетирают, брикетируют прн давлении

1500 кг/см и помещают в кварцевую

19982 3 лический титан помещают в разные секции двухсекционной ампулы, перед отжигом систему вакуумируют до 1(Г

10 2 мм рт.ст., ведут нагрев секции, содержащей титан, при 780820оС в течение 3-5 мин и производят ее отпаивание.

Смесь оксица лития Li 0 и оксидов титана Ti О, и TiO соответСоставитель В. Дубровская

Техред Т,Фанта Корректор Е. Сирохман

Редактор Е. Папп

Тираж 463 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 768 t /19

Филиал ППП "Патент", r. Уж ород, ул. Проектная,4

3 tt ампулу, разделенную на две секции.

Во вторую секцию ампулы помещен пористый металлический титан. Ампулу откачивают до 10 мм рт.ст. Затем эапаивают и часть, содержащую титан, нагревают до 780 С и вьщержио вают в течение 5 мин, затем ее отпаивают.

Вакуумированную ампулу с образцом нагревают 15 ч при 750 С. Полученный продукт охлаждают в ампуле. Рентгено фазовый анализ показывает наличие одной фазы LiTi 0 .

Состав продукта, вес.й:

Li 4,10

Ti 28,65

Ti 28,77

0 38, 90

Это с точностью погрешности анализа соответствует теоретическому содержа нию элементов в соединении LiTi Oq.

Пример 2. Смесь, содержащую 0,3887 г Li,O, 0,1438 r TiO, и

2,5568 г Ti 0, тщательно перетирают, брикетируют при давлении 2000 кг/см и полученный образец помещают в кварцевую ампулу, разделенную на две секции. Во вторую секцию ампулы помещен пористый металлический титан. Ампулу откачивают до tO мм рт.ст., запаивают. Секцию, содержащую титан, на19982 4 гревают до 820 С и вццерживают в те" чение 3 мин, затем ее отпаивают от секции ампулы, содержащей образец.

Вакуумированную ампулу с образцом нагревают 10 ч нри 800 С. Полу» ченный продукт охлаждают в ампуле.Рентгенофазовый анализ показывает наличие одной фазы Li t, Ti17 0

Состав продукта, вес.Х:

tO Li 5,89

Ti 49,71

ТР 3,15

0 41,82

Это.с точностью погреаности анализа соответствует теоретическому содержанию элементов в соединении

Ь11Л Ti1,z 04 °

Использование предлагаемого спо2О соба позволяет упростить процесс ввиду исключения вторичного прессования при высоких давлениях (7200-14400 кг/см в известном способе), интенсифицировать за счет д проведения его в одну стадию (длительность сокращения до 10-t5 ч).

Кроме того, способ позволяет иолу" чить чистый продукт без посторонних примесей, что подтверждается

3Q данными рент генофазового и химнчес кого анализов.