Способ получения сложных оксидов металлов vb группы периодической системы элементов д.и. менделеева

 

Изобретение предназначено для химической промышленности. Оксид металла VB группы, например V₂O₅, Nb₂O₅ или Ta₂О₅, перемешивают с оксалатом щелочного металла, например Na₂C₂O₄. Смесь помещают в платиновый тигель и нагревают в печи в вакууме 10^-2-10^-3 мм рт.ст. до 625-650^oС 8-9 ч. Полученный продукт охлаждают вместе с печью. Получают однофазные продукты. Изобретение позволяет получать сложные оксиды металлов VB группы различного состава, например Na_0,83V₂O₅, Na_0,7V₂O₅, Na₂Nb₈O₂₁, Na₂Ta₄O₁₁, причем металл VB группы имеет в соответствующем сложном оксиде различные степени окисления, например соотношение V⁴⁺/V⁵⁺ составляет 0,319-0,326, Nb⁴⁺/Nb⁵⁺ - 0,01. Способ прост и позволяет расширить ассортимент получаемых сложных оксидов.

Изобретение относится к получению неорганических соединений, в частности к способу получения сложных оксидов щелочного металла и металла VB группы Периодической системы элементов Д.И. Менделеева.

Известен способ получения сложного оксида ванадия состава Na_xV₂O₅, где 0,7≤х≤1,0, нагреванием смеси диоксида и пентаоксида ванадия с метаванадатом натрия при температуре 500-600^oС в вакуумированных или заполненных инертным газом кварцевых ампулах в течение 50-200 часов (Фотиев А.А., Волков В.Л., Капусткин В.К. Оксидные ванадиевые бронзы. М.: Наука, 1978, стр.25 и 103).

Известный способ позволяет получить только сложный оксид ванадия определенного состава. Кроме того, его недостатками являются сложность ампульной технологии и длительность процесса.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать способ получения сложных оксидов не только ванадия, но и всех металлов VB группы Периодической системы элементов Д.И.Менделеева, при этом упростив его.

Поставленная задача решена в предлагаемом способе получения сложных оксидов металлов VB группы Периодической системы элементов Д.И.Менделеева, включающем нагревание смеси оксида соответствующего металла и соли щелочного металла в вакууме, в котором в качестве соли щелочного металла используют оксалат щелочного металла и нагревание ведут при температуре 625-650^oС в вакууме 10^-2-10^-3 мм рт.ст.

В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен способ получения сложных оксидов металлов VB группы Периодической системы элементов Д.И. Менделеева с использованием в качестве соли щелочного металла оксалата соответствующего щелочного металла и нагревание ведут в предлагаемых условиях.

При проведении процесса при температурах выше 650^oС или ниже 625^oС получают неоднофазный конечный продукт.

При проведении процесса в вакууме менее 10^-2 мм рт.ст. не происходит формирования кристаллической структуры сложного оксида, а проведение процесса в вакууме более 10^-3 мм рт.ст. ведет к необоснованному повышению энергозатрат.

Предлагаемый способ получения сложных оксидов металлов VB группы Периодической системы элементов Д.И.Менделеева может быть осуществлен следующим образом.

Берут порошки оксида металла VB группы Периодической системы и оксалата щелочного металла, тщательно смешивают и смесь помещают в платиновый тигель. Затем проводят нагревание в вакуумной печи в вакууме 10^-2-10^-3 мм рт.ст. при температуре 625-650^oС. После чего полученный продукт охлаждают вместе с печью. По данным рентгенофазового и химического анализов получают однофазный сложный оксид металла VB группы Периодической системы и щелочного металла. При этом целевой продукт может содержать металлы VB группы в различных степенях окисления.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Берут 0,7 г V₂O₅ и 0,2579 г Na₂C₂O₄, тщательно перемешивают. Полученную смесь помещают в Pt тигель и нагревают в печи в вакууме 10^-2 мм рт. ст. при температуре 625^oС в течение 9 часов. После чего полученный продукт охлаждают вместе с печью. По данным рентгенофазового и химического анализов конечный продукт имеет одну фазу Na_0,83V₂O₅.

Пример 2. Берут 0,7 г V₂O₅ и 0,1805 г Na₂C₂O₄, тщательно перемешивают. Полученную смесь помещают в Pt тигель и нагревают в печи в вакууме 10^-3 мм рт. ст. при температуре 650^oС в течение 8 часов. После чего полученный продукт охлаждают вместе с печью. По данным рентгенофазового и химического анализов конечный продукт имеет одну фазу Na_0,7V₂O₅.

Пример 3. Берут 0,5 г Nb₂O₅ и 0,126 г Na₂C₂O₄, тщательно перемешивают. Полученную смесь помещают в Pt тигель и нагревают в печи в вакууме 10^-2 мм рт. ст. при температуре 625^oС в течение 9 часов. После чего полученный продукт охлаждают вместе с печью. По данным рентгенофазового и химического анализов конечный продукт имеет одну фазу Na₂Nb₈O₂₁.

Пример 4. Берут 0,7 г Ta₂O₅ и 0,1061 г Na₂C₂O₄, тщательно перемешивают. Полученную смесь помещают в Pt тигель и нагревают в печи в вакууме 10^-2 мм рт. ст. при температуре 625^oС в течение 9 часов. После чего полученный продукт охлаждают вместе с печью. По данным рентгенофазового и химического анализов конечный продукт имеет одну фазу Na₂Ta₄O₁₁.

Таким образом, предлагаемый способ значительно расширяет ассортимент получаемых сложных оксидов, которые могут быть использованы в различных областях химической промышленности.

Формула изобретения

Способ получения сложных оксидов металлов VB группы Периодической системы элементов Д. И. Менделеева, включающий нагревание смеси оксида соответствующего металла и оксалата щелочного металла в вакууме, отличающийся тем, что нагревание ведут при температуре 625-650^oС в вакууме 10^-2-10^-3 мм рт.ст. в течение 8-9 ч.