Способ получения гетерометаллического малата fe (iii) и nd (iii)



Способ получения гетерометаллического малата fe (iii) и nd (iii)
Способ получения гетерометаллического малата fe (iii) и nd (iii)
Способ получения гетерометаллического малата fe (iii) и nd (iii)
Способ получения гетерометаллического малата fe (iii) и nd (iii)
Способ получения гетерометаллического малата fe (iii) и nd (iii)
C25B3/12 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2351602:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (КубГУ) (RU)

Изобретение относится к координационной химии, именно к улучшенному способу получения гетерометаллического малата неодима (III) и железа (III) формулы 1, используемого для синтеза смешанных оксидов со структурой перовскита.

Способ осуществляют электролизом концентрированного водного раствора нитрата неодима (III) и яблочной кислоты, взятых в соотношении 1:3 в присутствии пиридина и перхлората лития с анодом, спрессованным из восстановленного железа, и инертным катодом из графита с использованием импульсного тока переменной скважности, с последующим упариванием раствора, выделением осадка, его промывкой этанолом и сушкой. Способ экономически выгоден, является управляемым и производительным. 2 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к координационной химии, точнее к способу получения гетерометаллического малата неодима (III) и железа (III) формулы 1, используемого для синтеза смешанных оксидов со структурой перовскита, нашедших широкое применение как катализаторы в окислительном катализе ненасыщенных ациклических углеводородов и как материалы в технике сверхвысоких частот и запоминающих устройствах ЭВМ.

Известен способ получения гетероядерных соединений, содержащих d- и f-элементы [общей формулы LnL3·M(NO3)2·nH2O, где Ln - ион лантаноида (III), М - Co(II), Ni(II), L - ион салицилиденсемикарбазида], полученных добавлением к суспензии из 10 ммоль салицилиденсемикарбазидата редкоземельного элемента в 50 мл очищенного хлороформа при постоянном перемешивании на магнитной мешалке 10 ммоль нитрата кобальта (II) или нитрата никеля (II), растворенного в минимальном количестве метанола, с последующим нагреванием при 50-55°C с обратным холодильником в течение 1.5-2.0 ч, охлаждением, фильтрованием, промыванием хлороформом, высушиванием в вакууме над силикагелем [Самусь Н.М., Цапков В.И., Хорошун И.В., Петренко П.А., Гуля А.П.// Коорд. химия. 2000, т.26, №4, с.300-304]. Выделенные соединения используются для получения смешанных оксидов со структурой перовскита, однако из-за высокой себестоимости исходного органического реагента получение заданного продукта экономически невыгодно.

Известен способ получения гетероядерного ацетата Fe(III) и Mg(II) состава [Fe2MgO(СН3СОО)62O)3]·2Н2O добавлением к раствору тригидрата ацетата натрия (11 г в 8 мл воды) раствора хлорида магния (II) 0.01 моль и нитрата железа (II) 0.02 моль в 9 мл воды, отделением красно-коричневого осадка через сутки, фильтрованием, промыванием водой со спиртом и сушкой на воздухе [Antony В. Blake, Ahmad Yavari, William E. Hatfield, Sethulekshmi C.N.// J. Chem. Soc. Dalton trans 1985]. Недостаток способа - его длительность, обуславливаемая затратами значительного количества времени, необходимого для формирования осадка целевого соединения.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ электрохимического синтеза гетероядерного малата неодима (III) и железа (III) с формулой 1 Nd Fe(С4Н4O5)3·5Н2О [Пат. РФ №2255082, МПК(7) С07С 59/245, C07F 19/00. Гетерометаллический малат неодима (III) и железа (III) и способ его получения/ И.В.Шабанова, В.Ю.Фролов, В.Т.Панюшкин, В.И.Зеленов, Т.П.Стороженко. - №2003114554/04; заявлено 15.05.2003; дата приоритета 10.01.2005; опубликовано 27.06.2005 // БИПМ. - №18, 6 с.]. Для этого осуществляют электролиз концентрированных водных растворов соли неодима (III) и яблочной кислоты, взятых в соотношении 1:3, в присутствии пиридина и перхлората лития с инертным катодом при анодной плотности тока 1 А/см2, выделение осадка, промывку смесью этанола и диэтилового эфира и сушку.

К недостаткам этого способа относится невозможность управления процессом, обусловленная применением полупроводникового диода кд 226 для создания асимметричного тока, что не позволяет изменить параметры процесса без демонтажа установки и ведет к снижению его производительности.

Технической задачей заявляемого технического решения является создание управляемого способа получения соединений общей формулы 1 с одновременным повышением его производительности.

Для решения технической задачи предлагается получать соединения общей формулы 1 электролизом концентрированного водного раствора нитрата неодима (III) и яблочной кислоты, взятых в соотношении 1:3, в присутствии пиридина и перхлората лития с анодом, спрессованным из восстановленного железа, и инертным катодом из графита с использованием импульсного тока переменной скважности при анодной плотности тока 20 мА/см2 с последующим упариванием раствора, его высаливанием, промывкой этанолом и сушкой. При электролизе применялся импульсный ток переменной скважности при анодной плотности тока 20 мА/см2, время импульсов 5 секунд.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что при электролизе применяется импульсный ток, скважность которого можно регулировать в широких пределах, что позволяет, во-первых, подобрать оптимальные параметры синтеза, во-вторых, длительное время использовать установку без демонтажа и механической очистки электродов. Кроме того, предлагаемый способ более безопасен, так как исключает использование диэтилового эфира, а замена платинового электрода на графитовый делает предлагаемый способ экономичным. Энергоемкость заявляемого способа ниже, чем у прототипа, так как анодная плотность тока составляет 20 мА/см2.

Экспериментально было выявлено, что при плотности анодного тока менее 20 мА/см2 выход конечного продукта падает, а при большей плотности тока наблюдается эрозия электрода, что влечет за собой загрязнение полученного вещества железной крошкой.

На чертеже изображена схема, использованная для осуществления заявляемого способа и состоящая из электролизера 1, включенного последовательно блока формирования импульсов 2, источника питания 3, осциллографа 4, амперметра 5, вольтметра 6. Электролизер 1, составленный из стеклянного сосуда, в который помещены два электрода: один спрессованный из восстановленного железа, другой из графита (не изображено), заполняют электролитом, состоящим из концентрированных водных растворов нитрата неодима (III) и яблочной кислоты, взятых в соотношении 1:3, в присутствии пиридина и перхлората лития.

Источник питания 3 регулируют таким образом, чтобы проходящий через электролизер 1 ток соответствовал анодной плотности 20 мА/см2. Использование блока формирования импульсов 2 позволяет осуществить процедуру получения импульсного тока, установить оптимальные параметры импульсов 5:5, что способствует предотвращению адгезии получаемого соединения к аноду, сокращению времени синтеза и использованию системы до полного растворения анода. Электролит возможно применять для нескольких синтезов без замены, что позволит сократить затраты на растворители и вспомогательные реактивы и снизить загрязнение окружающей среды за счет уменьшения отходов. Полученный в результате электролиза раствор упаривают при 50°С, высаливают и промывают этанолом, целевой продукт сушат до постоянной массы.

Пример конкретного выполнения

В электролизер 1, составленный из стеклянного сосуда, помещены два электрода: один спрессованный из восстановленного железа марки «х.ч.», другой - из графита. Электролизер заполняли электролитом, состоящим из водного раствора нитрата неодима (III) и яблочной кислоты, взятых в соотношении 1:3, в присутствии пиридина и перхлората лития, подключали через блок формирования импульсов 2, представляющий собой программируемое реле времени УТ 24, к источнику тока 3, устанавливали напряжение по вольтметру 6 так, чтобы плотность анодного тока по показаниям амперметра 5 была 20 мА/см2, после электролиза упаривали образовавшийся насыщенный раствор при 50°С, высаливали этанолом, фильтровали, промывали этанолом и сушили над Р2О5 до постоянной массы. Оптимальную скважность и оптимальное время импульса определяли экспериментально по максимальному выходу целевого продукта (см. табл.1).

Таблица 1
Влияние скважности и времени импульса на выход продукта реакции.
Скважность Время импульсов, с Выход целевого продукта, %
2 1:1 71,4
1,1 1:10 45,5
2 5:5 85,8
1,5 5:10 59,7

Содержание металлов в полученном соединении определяли комплексонометрически: совместным титрованием железа (III) и неодима (III) ЭДТА с индикатором ксиленоловым оранжевым в уротропиновом буфере в присутствии аскорбиновой кислоты и титрованием железа (III) ЭДТА с сульфосалициловой кислотой при рН=2-3 и 70°С; содержание неодима (III) находили по разности. Для определения содержания малат-ионов использовали реакцию ионного обмена между соединением и катионитом КУ-2-8 с последующим титрованием яблочной кислоты щелочью с фенолфталеином. Соотношение компонентов в соединении составило Fe:Nd:C4H4O5=1:1:3. Кроме того, в комплексном соединении содержатся пять молекул воды. Полученное соединение исследовали ИК-спектроскопическим методом (см. табл.2). Образец для записи ИК-спектров приготовлен путем прессования исследуемых веществ с KBr (10 мг вещества на 200 мг общей массы таблетки).

Таблица 2
ИК-спектр синтезированного соединения
ν, см-1 отнесение
3232шир. ν он
1630с. νas со
1560с. νas со
1425сл. νs со
1206сл. νs со
1263сл. ν сс
1105с. ν он
1038ср. ν он
912ср. δ соо
880ср. νs со
809сл. δ coo

Из данных табл.2 следует, что полосы поглощения в области 1700-1750 см-1 отсутствуют, а в области 1630-1600 см-1 появляются, что свидетельствует об образовании средней соли.

Кроме того, полученное соединение было исследовано термическим методом (см. табл.3). Скорость нагрева 10 град/мин, температурный интервал 20-1000°С.

Таблица 3
Данные термического анализа синтезированного соединения
ΔТ, °С Тs, °C Δm, % ΔН
65-230 13.65
230-260 246 5.30 >0
260-320 6.52
320-380 342 20.15 >0
380-450 420 5.18 >0
450-600 561 12.93 >0
600-1000 63.78

Термический анализ показал, что в области 65-230°С NdFe(C4H4O5)3·5H2O теряет кристаллизационную воду, а при температуре около 300°С переходит в смешанный карбонат, который при температуре выше 320°С начинает разлагаться и при 600°С переходит в оксид. Согласно экспериментальным данным формула полученного соединения: NdFe(C4H4O5)3·5H2O.

Как видно из приведенных данных предлагаемый способ экономически более выгодный, он становится управляемым благодаря подобранным условиям выполнения действий.

Таким образом, заявляемый способ является новым, обладает изобретательским уровнем и промышленно применим.

1. Способ получения гетерометаллического малата Fe(III) и Nd(III) общей формулы NdFe(C4H4O5)3·5H2O

включающий электролиз раствора концентрированных водных растворов соли неодима (III) и яблочной кислоты в соотношении 1:3 в присутствии пиридина с анодом, спрессованным из восстановленного железа, и инертным катодом при определенной плотности тока, выделение осадка, промывку и сушку, отличающийся тем, что электролиз осуществляют импульсным током с плотностью 20 мА/см2, в качестве инертного электрода используют графитовый стержень, а промывку осуществляют этанолом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соли неодима (III) используют нитрат неодима (III).

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что используют импульсный ток скважности 2 со временем импульса 5 с.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к материаловедению, а именно к методам получения монокристаллов для кристаллографии, оптики и электроники. .

Изобретение относится к процессам электрохимического получения различных химических продуктов путем электролиза растворов электролитов различной концентрации. .

Изобретение относится к способу и устройству для преобразования энергии с использованием водородно-кислородной смеси, или газа Брауна. .
Изобретение относится к новому рутениевосульфидному катализатору и к объединенным с ним газодиффузионным электродам для восстановления кислорода в промышленных электролизерах.
Изобретение относится к новому рутениевосульфидному катализатору и к объединенным с ним газодиффузионным электродам для восстановления кислорода в промышленных электролизерах.

Изобретение относится к химическому оборудованию и предназначено для выравнивания давлений газов в электролизерах. .

Изобретение относится к химическому оборудованию и предназначено для выравнивания давлений газов в электролизерах. .

Изобретение относится к электрохимии, а именно к электролитическим способам получения растворов гипохлоритов электролизом, и может быть использовано для обеззараживания воды и стоков.

Изобретение относится к электрохимии, а именно к электролитическим способам получения растворов гипохлоритов электролизом, и может быть использовано для обеззараживания воды и стоков.
Изобретение относится к способу получения перфторкарбоновых кислот, которые так же как и их производные используются для полимеризации перфторолефинов, для получения перфторированных ПАВ с высокой поверхностной активностью, а также служат в качестве водо- и маслоотталкивающих агентов для обработки тканей, бумаги и кожи.

Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно к способу получения новых алюминийорганических соединений. .

Изобретение относится к области магнийорганического синтеза, конкретно к новому способу получения 11,12-диалкил-10-магнезабицикло[7.3.0 1,9]додека-8,11-диенов. .

Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно к способу получения новых алюминийорганических соединений. .

Изобретение относится к области металлоорганического синтеза, конкретно к способу получения новых соединений 1-хлор-3,4-диалкил-2,5-бис[3-(1-алкинил)фенил]-1Н-алюминолов.

Изобретение относится к косметической композиции, в частности, для применения на стареющей или угнетенной коже, композиции, содержащей в добавление к воде по меньшей мере одно вещество, которое образует слоистые структуры с водой.
Изобретение относится к способам синтеза координационных соединений, а именно -дикетонатов металлов, которые могут найти применение в промышленности для производства высокотемпературных сверхпроводников.

Изобретение относится к способу получения диэтил-[(2-алкил-2-(1-фенилциклопропил)-бутил] аланов, которые могут найти применение в качестве компоненты каталитических систем в процессах олиго- и полимеризации олефиновых, диеновых и ацетиленовых углеводородов, а также в тонком органическом и металлоорганическом синтезах.

Изобретение относится к способу получения диэтил-[(2-этил-1,2-диалкилциклопропил)этил]-аланов и может найти применение в качестве компонентов каталитических систем в процессах олиго- и полимеризации олефиновых, диеновых и ацетиленовых углеводородов, а также в тонком органическом и металлоорганическом синтезах.

Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно к способу получения нового алюминийорганического соединения: 1-этил-2,3,4,5,6,7,8,9-октагидро-1Н-циклоокта[b]алюминациклопентена.

Изобретение относится к области органического синтеза, конкретно к способу получения нового алюминийорганического соединения -7-хлор-1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13-додекагидродициклоокта-[b,d]-алюминациклопентадиена.

Изобретение относится к координационной химии, именно к улучшенному способу получения гетерометаллического малата неодима и железа формулы 1, используемого для синтеза смешанных оксидов со структурой перовскита

Наверх