Способ получения оксокупратов щелочных металлов

 

Использование: изобретение относится к области получения сложных оксидов металлов, в частности, к получению оксокупратов щелочных металлов. Сущность изобретения: в способе получения оксокупратов щелочных металлов общей формулы MeCuO₂, где Me - щелочной металл путем высокотемпературного реагирования порошков надпероксида соответствующего щелочного металла и медьсодержащего компонента, согласно изобретению в качестве медьсодержащего компонента берут порошок меди или смесь порошков меди и оксида меди (CuO). Надперекись щелочного металла предварительно перемешивают с порошком оксида меди и затем добавляют порошок меди, а высокотемпературное реагирование осуществляют в режиме горения (СВС). Изобретение может быть использовано в препаративной химии для быстрого приготовления целевого продукта, а также при синтезе высокотемпературных сверхпроводников, где оксокупрат щелочного металла может быть использован в качестве одного из реагентов. 1 табл.

Изобретение относится к области получения сложных оксидов металлов, в частности к получению оксокупратов щелочных металлов, и может быть использовано в препаративной химии для быстрого приготовления заявляемых продуктов, а также при синтезе высокотемпературных сверхпроводников, содержащих щелочные металлы, где оксокупрат щелочного металла может быть использован в качестве одного из реагентов.

Известен способ получения оксокупрата щелочного металла (NaCuO₂) [Hestermann K. Hoppe R. Z. anarg.allg.Chem.1969. Bd 367, s.270 274] в котором стехиометрическую смесь пероксида щелочного металла Na₂O₂ и оксида меди CuO нагревают в атмосфере кислорода в течение 14 суток при температуре не выше 450^oС.

Однако этот способ является энергоемким и длительным.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения оксокупрата щелочного металла [Wahl K. Klemm W. Z. anorg.allg.Chem. 1952, v.270, p.69] в котором стехиометрическую смесь надпероксида щелочного металла KO₂ и оксида меди CuO нагревают в атмосфере кислорода в течение суток при 400 -450^oС.

Однако этот способ является длительным и энергоемким за счет нагрева. Кроме того, процесс необходимо проводить в атмосфере кислорода.

Целью изобретения является упрощение и ускорение процесса получения целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения оксокупратов щелочных металлов общей формулы MeCuO₂, где Me щелочной металл, путем высокотемпературного реагирования порошков надпероксида щелочного металла меди или смеси меди и оксида меди в стехиометрическом соотношении согласно изобретению в смесь дополнительно вводят порошок меди, причем надпероксид щелочного металла предварительно перемешивают с порошком оксида меди, затем в полученную смесь добавляют порошок меди, а высокотемпературное реагирование проводят в режиме горения.

Сущность способа заключается в следующем.

Осуществляют предварительное механическое перемешивание двух компонентов надпероксида щелочного металла и порошка оксида меди в планетарной мельнице, что обеспечивает предварительную механоактивацию исходных компонентов. Далее к полученной смеси добавляют порошок меди и дополнительным перемешиванием полностью гомогенизируют смесь. Смесь исходных компонентов берут в стехиометрическом соотношении на получение оксокупратов общей формулы MeCuO₂, где Me щелочной металл. Ее прессуют в таблетки при помощи пресс-формы с усилием 32 кг/см₂. В полученных таблетках при помощи кратковременной подачи напряжения на нихромовую спираль инициируют процесс горения на воздухе. В дальнейшем процесс протекает в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).

После прохождения устойчивого фронта горения полученный продукт охлаждают на воздухе. Полученный таким образом продукт представляет собой оксокупрат щелочного металла общей формулы MeCuO₂, где Me щелочной металл.

Использование надпероксидов щелочных металлов, которые служат одновременно источником кислорода и щелочного металла, позволяет проводить процесс на воздухе с использованием в качестве медьсодержащего компонента меди или меди в смеси с оксидом меди CuO, что отличается от известных способов, в которых используется только оксид меди.

Пример 1. Готовят стехиометрическую смесь компонентов на получение оксокупрата состава NaCuO₂ в количестве 30 г из исходных компонентов надпероксида натрия NaO₂-ч-13,73 г (45,77 мас.) порошка меди ПМС-1 - 14,28 г (47,61 мас.), оксида меди CuO чда 1,99 г (6,62 мас.). Вначале перемешивают надпероксид натрия и порошок оксид оксида меди в планетарной мельнице в течение 30 минут. Затем к полученной смеси добавляют порошок меди и снова проводят перемешивание в течение 30 мин. Далее из готовой смеси с помощью пресс-формы прессуют таблетку с усилием 32 кг/см₂. В полученной таблетке при помощи кратковременной подачи напряжения на нихромовую спираль инициируют процесс горения на воздухе. Процесс протекает с устойчивым фронтом горения в режиме СВС с образованием NaCuO₂. После прохождения синтеза (до 1 мин) образец охлаждают на воздухе. Общее время синтеза с охлаждением - 10 мин. Конечный продукт представляет собой плотноупакованную массу темного цвета, по данным рентгенофазового анализа соответствующую NaCuO₂.

Другие примеры заявляемого решения представлены в таблице с указанием состава шихты и целевого продукта.

Таким образом, представленный способ получения оксокупратов щелочных металлов позволяет существенно ускорить процесс синтеза /от суток до минут/ за счет применения метода СВС, а также отказаться от энергозатрат на разогрев шихты и от использования газообразного кислорода, что приводит к упрощению и удешевлению процесса.

Формула изобретения

Способ получения оксокупратов щелочных металлов общей формулы MeCuO₂, где Me щелочной металл, путем высокотемпературного реагирования смеси порошков надпероксида соответствующего щелочного металла и медьсодержащего компонента, отличающийся тем, что в качестве медьсодержащего компонента используют порошок меди или смесь ее с порошком оксида меди при стехиометрическом соотношении компонентов, причем при использовании смеси меди и оксида меди надпероксид щелочного металла предварительно перемешивают с порошком оксида меди, и затем добавляют порошок меди, а высокотемпературное реагирование осуществляют в режиме горения.

РИСУНКИ

Рисунок 1