Способ получения соединений типа перовскита

 

Использование: для производства материалов радиоэлектронной техники, например, при получении шихты для конденсаторной керамики и получении тонкопленочных конденсаторов. Сущность изобретения: приготавливают раствор алкоксида тантала или ниобия в органическом растворителе, смешивают раствор с компонентами, содержащими барий и магний, а затем вводят воду для гидролиза алкоксидов при 80 90°С до соотношения H₂O OR (20 - 30) 1 в реакционной смеси. Затем отделяют осадок от маточного раствора. Сушат полученное соединение при 100 120°С в вакууме. В качестве растворителя используют метилцеллозольв, в качестве компонентов, содержащих барий и магний, используют металлические барий и магний, в качестве алкоксидов тантала или ниобия их бутилаты или метилцеллозольваты. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения соединений сложного состава, в частности магнониобата и магнотанталата бария, и может быть использовано для производства материалов радиоэлектронной техники, например при получении шихты конденсаторной керамики.

Известен способ получения соединений состава A(B¹_1/3B¹¹_2/3)O₃, где А двухвалентный металл, В¹ двух или трехвалентный металл, В¹¹ пяти или шестивалентный металл [1] включающий приготовление алкоксидов соответствующих металлов, растворение их в органическом растворителе в соотношении, соответствующем указанной выше формуле, гидролиз алкоксидов металлов путем введения в раствор воды или пара при 0-200^оС, получение осадка в виде смеси продуктов гидролиза алкоксидов металлов и высокотемпературную термообработку для переведения смеси в соответствующее соединение.

Способ усложнен необходимостью приготовления алкоксидов всех участвующих в реакции элементов и высокотемпературной термообработки для получения соединения из полученной при гидролизе смеси.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения соединений типа перовскита состава Ba(Mg_1/3Э_2/3)O₃, где Э Ta, Nb [2] включающий приготовление алкоксидов (изопропилатов или этилатов) ария, магния и тантала (или ниобия), смешение их в органическом растворителе, представляющим собой смесь одного из неполярных органических растворителей (бензол, толуол, ксилол, этилбензол, гексан, гептанол, гексанол), и одного из полярных органических растворителей (метанол, этанол, пропанол, бутанол, введение воды для гидролиза алкоксидов металлов Ba, Mg и Та или Nb) при температуре смеси 85^оС и выше до обеспечения соотношения воды к алкоксильной группе [H₂O][OR] 1:1-50:1, отделение полученного при гидролизе осадка от маточного раствора центрифугированием или фильтрацией и сушку полученного в виде осадка соединения (смеси) на воздухе при 120^оС.

Способ предусматривает раздельное получение алкоксидов всех участвующих в реакции элементов, их выделение и дозировку, стадию осушки растворителя и не позволяет получать порошкообразные соединения с высоким содержанием кристаллической перовскитной фазы без дополнительной высокотемпературной термообработки, что отрицательно сказывается на возможности получения однородных по размеру частиц порошков.

В соответствии с предлагаемым изобретением способ получения соединений типа перовскита состава Ba(Mg_1/3Э_2/3)O₃, где Э Ta, Nb включает приготовление алкоксида (бутилата или метилцеллозольвата) тантала или ниобия, смешение его с органическим растворителем (метилцеллозольвом), введение в полученный раствор элементов бария и магния в виде металлов, нагревание полученной смеси до 80-90^оС, до полного растворения магния, медленное введение в полученный раствор воды при интенсивном перемешивании и кипячении при соотношении [H₂O] [OR] 20: 1 (не менее) с последующим кипячением реакционной смеси в течение 2-4 ч, отделение осадка от маточного раствора центрифугированием и высушивание полученного в виде осадка соединения в вакууме при 100-120^оС.

П р и м е р 1. Приготовленный бутилат тантала Ta(OBu)₅ растворяют в метилцеллозольве СН₃ОС₂Н₄ОН. Концентрацию тантала (Та) в растворе определяют весовым методом. В реакционную колбу, снабженную обратным холодильником, капельной воронкой и мешалкой, помещают 100 г раствора, содержащего 4,68 мас. Та (0,025 г-ат). В полученный раствор вводят 0,3 г (0,0125 г-ат) металлического магния (Mg) в виде стружки и 5,3 г (0,038 г-ат) металлического бария (Ва), взвешенного под слоем керосина. Интенсивное растворение бария сопровождается разогреванием реакционной смеси и образованием осадка, который в дальнейшем растворяется. Для полного растворения магния требуется нагревание до 80-90^оС. Полученный желтовато-прозрачный раствор устойчив при хранении. Далее раствор гидролизуют при интенсивном перемешивании избытком воды ([H₂O] [OR] 20:1). По окончании гидролиза реакционную смесь кипятят в колбе, снабженной обратным холодильником, в течение 2 ч, затем осадок отделяют от маточного раствора центрифугированием и высушивают в вакууме при 100^оС. Рентгенограмма высушенного продукта (порошка) соответствует кубической фазе перовскита соединения Ba(Mg_1/3Ta_2/3)O₃.

В таблице приведены данные о получении соединений (магнониобата и магнотанталата бария) при различных условиях.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ позволяет получать сложные перовскитные соединения из алкоксидов металлов, осуществляя синтез только одного спиртового производного, без предварительного синтеза алкоксидов бария и магния. Сложный перовскит получают при низкой температуре в виде хорошо сформированного порошка (100% кристаллической фазы), что предопределяет однородность морфологических характеристик порошка. На получение положительного результата не оказывает влияние использование в том числе неабсолютированного растворителя (см. таблицу).

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ ТИПА ПЕРОВСКИТА состава Ba(Mg_1/3 Э_2/3) О₃, где Э Та или Nb, включающий приготовление раствора алкоксида титана или ниобия в органическом растворителе, смешение раствора с компонентами, содержащими барий и магний, введение воды для гидролиза алкоксидов, отделение осадка от маточного раствора и сушку полученного соединения при 100-120^oС, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют метилцеллозольв, в качестве компонентов, содержащих барий и магний, используют металлические барий и магний, в качестве алкоксидов тантала и ниобия используют их бутилаты или метилцеллозольваты, введение воды для гидролиза алкоксидов осуществляют до молярного соотношения воды к алкоксидной группе [H₂O][OR](20-30):1 с последующим кипячением реакционной смеси в течение 2-4 ч, а сушку проводят в вакууме.

РИСУНКИ

Рисунок 1