Способ получения диоксида германия тетрагональной модификации

 

Изобретение относится к гидротермальному способу перекристаллизации диоксида германия тетрагональной модификации (/ Ge02), который может быть использован как исходное сырье для создания композиционных материалов, в пьезотехнике, в частности в резонаторах и фильтрах различного назначения, и в других областях материаловедения. Цель-увеличение выхода продукта и размеров кристаллов. Способ включает использование водного раствора, содержащего хлористый литий с концентрацией 1,0-1,5 мас.% и перекись водорода с концентрацией 1,5-2.0 мас.% при их объемном соотношении (7-9):(1,0-1,2). Процесс ведут в кварцевом реакторе при 150-170°С, давлении 11-15 атм и величине температурного перепада 2-4°С. При этих условиях достигнут выход /9 GeOa до 95,5%. Размер кристаллов 1,2-2,1 мм. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК (19) (11) (5I)5 С 30 В 7/10, 29/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4736783/2 6 (22) 13.07.89 (46) 07.10.91. Бюл, N. 37 (71) Институт кристаллографии им. А.В,Шубн икова (72) В.И.Пополитов, Р.Ч.Бичурин, В,П.Новоселов и С,Н.Абдрафиков (53) 621,315.592(088.8) (56) Цейтлин М,Н. и др. Кристаллизация сурьмяно-германатных соединений. — Известия АН СССР. Неорганические материалы, 1974, т, 10, ¹ 4, с, 655 — 657. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА

ГЕРМАНИЯ ТЕТРАГОНАЛЬНОЙ МОДИФИКАЦИИ (57) Изобретение относится к гидротермальному способу перекристаллизации диоксида германия тетрагональной модификации

Изобретение относится к гидротермальному способу перекристаллизэции диоксида германия тетрагональной модификации — P = бе02, который может быть использован как исходное сырье для создания композиционных материалов в пьеэотехнике, в частности в резонаторах и фильтрах различного назначения, и других областях.

Цель изобретения — увеличение выхода продукта и размеров кристаллов.

Пример 1. В кварцевый реактор емкостью 1,0 л загружают 250 г диоксида германия, устанавливают перегородку, открытая площадь которой равна 6%, затем заливают водный раствор хлористого лития концентрацией 1,0 мас.% и перекиси водорода концентрацией 1,5 мас.%. Объемное соотношение VLicl: VHzoz = 7,0: 1,0. Подго(P = бе02), который может быть использован кэк исходное сырье для создания композиционных материалов, в пьезотехнике, в частности в резонаторах и фильтрах различного назначения, и в других областях материаловедения. Цель — увеличение выхода продукта и размеров кристаллов, Способ включает использование водного раствора, содержащего хлористый литий с концентрацией 1,0-1,5 мас.% и перекись водорода с концентрацией 1,5 — 2,0 мас.% при их обьемном соотношении (7 — 9):(1,0 — 1,2). Процесс ведут в кварцевом реакторе при 150 — 170oC, давлении 11 — 15 этм и величине температурного перепада 2 — 4 С, При этих условиях достигнут выход j3 = бе02 до 95,5%. Размер кристаллов 1,2 — 2,1 мм. 1 табл.

1 товленный реактор герметически закрывают и помещают в печь сопротивления с двумя нагревателями, с помощью которых реактор нагревают в зоне растворения до

150 С, вследствие чего в нем создается давление жидкой фазы порядка 11 атм, Температурный перепад между зонами растворения и роста поддерживают равным 2 С, время выдержки в стационарном режиме 8 сут. Исходная шихта растворяется с поверхности, переходит в раствор и за счет кон векции, вызванной температурным перепадом, транспортируется в зону кристаллизации с последующим образованием спонтанных монокристаллов Р- GeOz. Выход кристаллического диоксида германия тетрагональной модификации составляет

91% от массы исходной загрузки, размер монокристиллов 1,2 — 1,3 мм. Спектральный

1682413 анализ показывает, что сумма примесей в

-6 полученных кристаллах составляет 10

10, что свидетельствует о их хорошей чистоте, Пример 2. В кварцевый реактор емкостью 1,0 л загружают 250 r диоксида германия, устанавливают перегородку, открытая площадь которой составляет 6, затем через воронку заливают водный раствор хлористого лития концентрацией 1,0 мас. и перекиси водорода концентрацией 2,0 мас., при этом объемное соотношение Villi: Чн;о2 =-: 9.0: 1,2.Подготовленный к эксперименту реактор герметически закрывают и г омещают в печь сопротивления с двумя нагревателями. Реактор нагревают до 150 С, вследствие чего в нем создается давление порядка 11,2 атм.

Температурный перепад между зонами растворения и роста поддерживают равным

4 С, время выдержки в стационарном ре>киме 8 сут. Процесс протекает аналогично примеру 1, Выход монокристаллов,,> =- Ge0z

92,4%, их размеры находятся в пределах от

1,35 до 1,4 мм.

Пример 3. Методика и технология перекристаллизации диоксида германия тетрагональной мсдификации аналогична примерам 1 и 2, Физико-химические параметры ведения процесса следующие: концентрация водного раствора LICI 1,5 мас. и HzOz 2 мас,, температура 160 С, давление жидкой среды 14,1 атм, температурный перепад 2 С, объемное соотношение Чыо .

Чн2о2 = 9,0: 1,2. Время выдержки в стационарном режиме 8 сут. Химизм протекания процесса перекристэллизэции исходной шихты в монокрис.аллы /3=: GeOz аналоги чен примеру 1.

Выход монокрисгэгlRQB 92,7 . их размер 1,42 — 1,45 мм.

Пример 4. Процесс получения кристаллического P=- ОеО; осущесгвляют аналогично примерам 1--3, Параметры процесса кристаллизации; температура зоны растворения 170 С, темпера>урный перепад 4" С. концентрация водного раствора 1.i(:

1,5 мас,, HzOz 2 мас,, давление 15 этм, объемное соотношение LI(. I; I-Iz02 -- 9,0:1.2.

Время выдержки в режиме 8 сут.

В результате описанного технологи еского процесса происходит образование кристаллов P= Ge0z. Выход монокрис эллов P = Ge0z от массы исходной шихты практически достигает 95,5", Чистота кристаллов аналогична примеру 1, Размер кристаллов до 1,1 мм.

5 В таблице представлены основные технологические параметры получения и выход монокристэллов диоксида германия тетрагональной модификации.

Использование предлагаемого способа

10 получения кристаллического диоксида германия обеспечивает повышение выхода продукта практически до 95,5, его чистоту, простоту и эффективность процесса за счет проведения его в кварцевом реакторе (в из15 вестном способе используют стальные автоклавы), низкие температуры и давление эксперимента по кристаллизации )9 = GeOz, что важно для техники безопасности и снижения энергозатрат, 20 Кроме того, размер полученных кристаллов во много раз превышает размеры кристаллов, полученных известным способом, и составляет 1,2 — 2,1 мм.

Реализация предлагаемого способа в

25 промышленном масштабе позволит получить зкономический эффект за счет значительного повышения выхода и увеличения размеров кристаллов диоксида германия, снижения температуры и давления процес30 са.

Формула изобретения

Способ получения диоксида германия гетрагональной модификации путем пере: 5 кристаллизации исходного материала в водном растворе неорганической соли в гидротермальных условиях при повышенной температуре и давлении и наличии температурного перепада между зоной

40 растворения и зоной роста, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения выхода продукта и размеров кристаллов, в качестве соли в растворе используют хлористый литий с концентрацией

45 1,0-1,5 мас, и в раствор добавляют перекись водорода до концентрации 1,52,0 мэс.% и объемного соотношения хлористого лития к перекиси водорода, равного 7-9: 1,0 -1,2, а процесс ведут в кварце50 вом реакторе при 150 — ".70 Ñ, давлении

11--15 атм и величине температурного переда 2-4" С.

1682413

Составитель В. Безбородова

Техред М,Моргентал Корректор M. Шароши

Редактор Н. Гунько

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3384 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5