Способ получения наночастиц благородных металлов

Изобретение относится к технологии получения наночастиц благородных металлов из водных растворов их прекурсоров, таких как серебро, золото, платина. Способ получения наночастиц благородных металлов включает концентрирование методами экстракции, ионной флотации или флотоэкстракции прекурсоров благородных металлов из водных растворов с последующим их восстановлением. В качестве экстрагентов-флотореагентов и восстановителей используют s-алкилизотиуроний галогениды. Затем углеводородный раствор с прекурсорами металла перемешивают с водным раствором гидроксида щелочного металла с рН 9-11. Образовавшийся осадок отделяют центрифугированием, промывают углеводородом, водой и этанолом и сушат в вакууме. Полученный осадок растворяют в углеводороде до получения раствора с концентрацией 5-10%, раствор помещают в автоклав, нагревают до температуры 180-200°С, после чего постепенно охлаждают до комнатной температуры. В качестве s-алкилизотиуроний галогенидов используют хлориды, бромиды, иодиды с алкильной цепью от C₈ до C₁₈, а в качестве углеводородов - толуол, ксилол, этилбензол, смесь толуола (20%) с изоамиловым спиртом, керосин. Техническим результатом является упрощение способа. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к технологии получения наночастиц благородных металлов из водных растворов их прекурсоров, таких как серебро, золото, платина.

Известен способ экстракции благородных металлов из кислых растворов s-алкилизотиуроний хлоридами без получения наночастиц металлов (Ас СССР №461648).

Известен также способ получения наночастиц благородных металлов концентрированием из водных растворов их прекурсоров экстракцией, ионной флотацией или флотоэкстракцией и последующее их восстановление (RU 2147487 С1, МПК B22F 9/24, 20.04.2000), который взят нами в качестве прототипа. В известном способе используется огнеопасный углеводород, применяемые эмульгаторы имеют определенный гидрофильно-липофильный баланс и этим ограничивается ассортимент их использования. Кроме того, обратные микроэмульсии с трудом расслаиваются. Для этого необходимы дополнительные растворители или центрифуга.

Технической задачей изобретения является упрощение способа получения наночастиц благородных металлов.

Технический результат достигается тем, что в известном способе получения наночастиц благородных металлов, включающем концентрирование экстракцией, ионной флотацией или флотоэкстракцией прекурсоров благородных металлов из водных растворов с последующим их восстановлением, в качестве экстрагентов, фотореагентов и восстановителей используют растворы s-алкилизотиуроний галогенидов в углеводородном растворителе, образовавшийся углеводородный раствор прекурсора благородного металла с алкилизотиуроний галогенидом перемешивают с водным раствором гидроксида щелочного металла при рН 9-11, образовавшийся осадок отделяют центрифугированием, промывают углеводородом, водой и этанолом, сушат в вакууме, полученный осадок растворяют в углеводороде до получения раствора с концентрацией 5-10%, раствор помещают в автоклав, нагревают до температуры 180-200°С, после чего постепенно охлаждают до комнатной температуры.

В качестве s-алкилизотиуроний галогенидов используют хлориды, бромиды, иодиды с алкильной цепью от C₈ до C₁₈, а в качестве углеводородов - толуол, ксилол, этилбензол, смесь толуола (20%) с изоамиловым спиртом, керосин.

Применение в качестве ПАВ s-алкилизотиуроний галогенидов (АТГ) позволяет использовать их в качестве экстрагентов, флотореагентов и восстановителей металлов из их прекурсоров. Во время экстракции или флотоэкстракции s-алкилизотиуроний галогениды извлекают благородные металлы из водных растворов в углеводород по реакции

АТГ с алкильной группой, меньшей, чем C₈, теряются при растворении в воде в процессе экстракции, а с алкильной группой, большей, чем C₁₈, тиолаты плохо разлагаются в автоклаве.

Перемешивание после экстракции углеводородного раствора прекурсора с АТГ с водным раствором гидроксида щелочного металла с рН 9-11 приводит к разложению комплекса с образованием тиолатов благородных металлов

При рН < 9 комплекс прекурсоров с АТГ плохо разлагается, а при рН > 11 наблюдается перерасход щелочного реагента.

При нагревании углеводородного раствора в автоклаве в течение 6-8 часов до температуры 180-200°С, а затем постепенного охлаждения до комнатной температуры происходит реакция разложения тиолата с образованием наночастиц благородных металлов двух фракций - 2-6 нм и 30-40 нм

При температуре, меньшей 180°С, наночастицы не образуются, а при температуре, большей 200°С, образуются наночастицы, главным образом, большого размера.

Способ осуществляют следующим образом.

После экстракции углеводородный раствор прекурсора с АТГ перемешивают с водным раствором гидроксида, в котором поддерживается рН 9-11. Происходит разложение комплекса прекурсора с АТГ с образованием тиолата благородных металлов по уравнению (2). Часть образовавшегося тиолата выпадает в осадок, а часть может находиться в углеводородном растворителе. Осадок центрифугируют, промывают водой до рН 7-8, углеводородом, спиртом и сушат в вакуум-эксикаторе. Если тиолат выпадает в осадок неполностью, углеводородный раствор осторожно выпаривают до выпадения в осадок оставшегося в растворе тиолата. Осадок отделяют, также промывают до рН 7-8, сушат и соединяют с полученным ранее. Полученный тиолат растворяют в углеводороде. Углеводородным раствором полностью заполняют автоклав и нагревают в течение 6-8 часов при температуре 180-200°С, а затем постепенно охлаждают до комнатной температуры. В углеводородном растворе происходит реакция разложения тиолата по уравнению (3) с образованием наночастиц благородных металлов двух фракций 2-6 нм и 30-40 нм.

Сущность изобретения поясняется примером.

Пример. Берут 50 мл 0,003 М раствора s-додецилтиуроний хлорида в толуоле и перемешивают с целью экстракции прекурсора серебра с 50 мл 0,001 М водного раствора Na₃[Ag(S₂O₃)₂]. Полученный раствор соли иона серебра с ионом ПАВ в толуоле отделяют и перемешивают с 10 мл водного раствора гидроксида натрия с рН 10. Образуется осадок додецилтиолата серебра. Его отделяют центрифугированием, промывают толуолом, водой до отсутствия в фильтрате пробы на ион тиосульфата, этанолом и сушат в вакуум-эксикаторе. В 10 мл толуола растворяют 0,6 г сухого тиолата серебра и помещают в автоклав с нагревателем таким образом, чтобы не было свободного места внутри автоклава. Автоклав закрывают и нагревают в течение 8 часов при температуре 200°С, а затем постепенно охлаждают до комнатной температуры. В толуоле образуются наночастицы серебра со средним диаметром 6±2 нм и более крупные наночастицы 40-50 нм, стабилизированные дисульфидом и тиолатом. Размер наночастиц определяют на электронном микроскопе.

Таким образом, используя s-алкилизотиуроний галогениды в качестве экстрагентов и восстановителей, можно существенно упростить процесс, получить устойчивую суспензию наночастиц в углеводородном растворителе.

1. Способ получения наночастиц благородных металлов, включающий концентрирование экстракцией, ионной флотацией или флотоэкстракцией прекурсоров благородных металлов из водных растворов и последующее их восстановление, отличающийся тем, что в качестве экстрагентов, флотореагентов и восстановителей используют растворы s-алкилизотиуроний галогенидов в углеводородном растворителе, образовавшийся углеводородный раствор прекурсора благородного металла с алкилизотиуроний галогенидом перемешивают с водным раствором гидроксида щелочного металла при рН 9-11, образовавшийся осадок отделяют центрифугированием, промывают углеводородом, водой и этанолом, сушат в вакууме, полученный осадок растворяют в углеводороде до получения раствора с концентрацией 5-10%, раствор помещают в автоклав, нагревают до температуры 180-200°С, после чего постепенно охлаждают до комнатной температуры.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве s-алкилизотиуроний галогенидов используют хлориды, бромиды, иодиды с алкильной цепью от C₈ до C₁₈, а в качестве углеводородов - толуол, ксилол, этилбензол, смесь толуола (20%) с изоамиловым спиртом, керосин.