Способ получения порошка оксида висмута (iii)

Изобретение может быть использовано в химической технологии. Способ получения порошка оксида висмута (III) включает окисление висмута кислородом во вращающемся реакторе с контролируемой атмосферой. Гранулированный висмут предварительно обрабатывают кислородом при температуре ниже температуры плавления висмута. Затем обработанный висмут доокисляют при температуре выше температуры плавления висмута. Изобретение позволяет получить мелкодисперсный высокочистый порошок стехиометричного оксида висмута (III) без проведения предварительной операции удаления оксидной пленки с поверхности расплава и образования фазы расплава висмута. 1 пр.

 

Изобретение относится к области синтеза неорганических соединений, а именно к способу синтеза соединений висмута и, в частности, к способу синтеза оксида висмута.

Известны способы синтеза порошка оксида висмута при окислении кислородом металлического висмута, в частности, при термической обработке на воздухе предварительно приготовленного металлооксидного порошка.

Данный порошок получают введением при 350°С и перемешивании в расплав висмута 20-30 мас.% порошка оксида висмута (Юхин Ю.М., Михайлов Ю.И. Химия висмутовых соединений и материалов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001, С.43).

Основным недостатком данного способа, как отмечается авторами, является то, что получаемый оксид может быть загрязнен как материалом реактора, так и тонкодисперсным металлическим висмутом. К недостатку относится и необходимость проведения предварительной операции приготовления металооксидного порошка при добавлении в ограниченный реакционный объем 20-30% оборотного оксида, что соответственно на 20-30% снижает производительность используемого оборудования.

Наиболее близким, принятым за прототип является способ синтеза порошка оксида висмута при окислении висмута кислородом во вращающемся реакторе с контролируемой атмосферой после предварительного удаления в восстановительной атмосфере оксидной пленки с поверхности расплава висмута.

Основным недостатком данного способа является необходимость проведения предварительной операции удаления оксидной пленки с поверхности расплава висмута. К недостатку также относится наличие большой массы расплава висмута в кварцевом реакторе. Кварцевые реакторы при случайных ударах могут быть разрушены, кроме того, прочность работающего кварцевого реактора практически невозможно оценить, и он может быть самопроизвольно разрушен непосредственно в процессе обработки расплава висмута. При этом вытекающий расплав висмута неизбежно будет загрязнен, кроме того, ввиду своей текучести он может попасть на детали нагревателя и вывести их из строя.

Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего исключить предварительную операцию удаления оксидной пленки с поверхности расплава висмута и предотвратить образование фазы расплава висмута.

Техническим результатом изобретения является получение мелкодисперсного высокочистого порошка стехиометричного оксида висмута (III) без проведения предварительной операции удаления оксидной пленки с поверхности расплава и образования фазы расплава висмута.

Технический результат достигается тем, что в способе получения порошка оксида висмута (III) путем окисления висмута кислородом во вращающемся реакторе с контролируемой атмосферой гранулированный висмут предварительно обрабатывают кислородом при температуре ниже температуры плавления висмута, после чего обработанный висмут доокисляют при температуре выше температуры плавления висмута.

Отличительными признаками способа являются: использование в качестве исходного гранулированного висмута, окисление кислородом при температуре ниже температуры плавления висмута, доокисление при температуре выше температуры плавления висмута во вращающемся реакторе с контролируемой атмосферой.

Операция по загрузке массивных слитков висмута в реакторы из кварцевого стекла всегда представляет определенную опасность. Любое неосторожное движение, приводящее к удару массивного слитка о стенку реактора, из-за хрупкости кварцевого стекла может вызвать разрушение реактора. Кроме того, определение прочности кварцевого изделия является сложной задачей, и, как правило, реакторы из кварцевого стекла эксплуатируются до их полного разрушения. При разрушении реактора вытекающий расплав висмута представляет серьезную опасность, кроме того, сохранить чистоту расплава в таких нештатных ситуациях гораздо сложнее, чем, например, чистоту порошка. Более интенсивное загрязнение расплава связано с его большей реакционной способностью по отношению к материалам используемой аппаратуры. При неконтролируемом отключении электроэнергии расплав висмута закристаллизуется в реакторе, что приведет к его разрушению из-за большой адгезии к стенкам реактора, покрытым пленкой оксида висмута.

Использование гранулированного висмута позволяет избежать операции загрузки массивных слитков в реакторы из кварцевого стекла и исключает образование фазы расплава висмута, кроме того, при использовании гранулированного висмута не требуется проведения предварительной операции удаления оксидной пленки, так как металооксидные спеки, образующиеся на поверхности гранул висмута при вращении реактора, разрушаются при механическом воздействия движущихся соседних гранул, а также во время нештатных ситуаций сократить потери как самого продукта, так и сохранить чистоту большей его части. Гранулы висмута, обычно имеющие максимальный размер до 10 мм содержат оксидные соединения. Концентрация оксидных соединений в гранулах определяется их условиями получения и хранения. Именно оксидные соединения предотвращают образование фазы расплава при нагреве гранулированного висмута выше температуры плавления (271°С). Первая стадия окисления, проводимая на 10-20°С ниже температуры плавления висмута, позволяет увеличить содержание оксидных соединений в гранулах и полностью исключить вытекание расплава висмута из их объема. Продолжительность первой стадии обработки и скорость подачи кислорода существенно зависят от размеров и формы реактора и определяются экспериментально для данной геометрии реактора.

Типичный пример

В трубчатый кварцевый реактор с рабочим объемом ~15 л загружают 20 кг гранулированного висмута, включают нагрев до температуры 250-260°С, вращение реактора и подачу кислорода со скоростью 30 л/ч. Через 24 часа повышают температуру до 350°С. Синтез ведут до полного окисления висмута и получения стехиометричного порошка оксида висмута (III). Полученный порошок просевают через сито с ячеей 500 мкм. Выход порошка оксида висмута (III) с размером зерна не более 500 мкм составляет 90-95%. Основная масса порошка (80-90%) имеет размер зерна не более 150 мкм. Отсевы обычно содержат крупнокристаллический оксид висмута в смеси с металлическим висмутом.

Для установления степени загрязнения полученного предложенным способом порошка оксида висмута определялось содержание кремния. Кремний - единственно возможная примесь, поступающая из материала используемой аппаратуры - реактора из высокочистого кварцевого стекла. Содержание кремния определялось с помощью лазерной масс-спектрометрии.

Для уточнения соответствия стехиометричности полученного оксида проводился гравиметрический анализ на содержание висмута в целевом продукте. Методика анализа основана на реакции восстановления оксида висмута водородом.

По данным анализов содержание висмута в полученном порошке оксида висмута соответствует стехиометрическому (89,68%), а содержание кремния не более 1·10-3% (мас.). Погрешность используемой гравиметрической методики определения висмута в высокочистом оксиде висмута составляет 0,02% (мас.). Погрешность используемой лазерной масс-спектрометрической методики не превышает 0,25·10-3% (мас.).

Способ получения порошка оксида висмута (III) путем окисления висмута кислородом во вращающемся реакторе с контролируемой атмосферой, отличающийся тем, что гранулированный висмут предварительно обрабатывают кислородом при температуре ниже температуры плавления висмута, после чего обработанный висмут доокисляют при температуре выше температуры плавления висмута.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области синтеза неорганических соединений, а именно к способу синтеза соединений висмута, и, в частности, к способу синтеза оксида висмута. .
Изобретение относится к области синтеза неорганических соединений, а именно к способу синтеза соединений висмута и, в частности, к способу синтеза оксида висмута. .

Изобретение относится к способу получения висмута цитрата. .
Изобретение относится к области неорганических соединений, а именно к способам получения порошков оксидных соединений и, в частности, к способу получения порошка смеси особо чистых оксидных соединений висмута и германия с повышенной насыпной плотностью.
Изобретение относится к области синтеза неорганических соединений, а именно к способу синтеза соединений висмута и, в частности, к способу синтеза оксида висмута. .

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, а конкретно - к способу переработки висмутсодержащих материалов с получением соединений висмута. .
Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, а конкретно к способу переработки висмутсодержащих материалов с получением соединений висмута. .
Изобретение относится к экспериментальной медицине и может быть использовано в лабораторной диагностике. .

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, а конкретно - к способам переработки висмутсодержащих материалов с получением соединений висмута. .
Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, а конкретно - к способам переработки висмутсодержащих материалов с получением соединений висмута. .

Изобретение относится к металлорганическим латентным каталитическим соединениям, которые являются подходящими в качестве катализаторов в реакциях полиприсоединения или поликонденсации, которые катализируются катализатором типа кислоты Льюиса, в частности, для сшивки блокированного или не блокированного изоцианата или изотиоцианатного компонента с полиолом или политиолом с формированием полиуретана (ПУ)

Изобретение относится к способу получения висмут калий цитрата. Получение висмут калий цитрата проводят путем обработки висмут цитрата водным раствором калия гидроокиси. Способ осуществляют при молярном отношении калия гидроокиси к висмут цитрату, равном 1,0-1,05, и при весовом отношении раствора калия гидроокиси к висмут цитрату, равном 0,5-2,0. При этом продукт получают в виде пасты. Техническим результатом является упрощение процесса и сокращение расхода используемых реагентов. 1 табл., 3 пр.

Изобретение может быть использовано в области нанотехнологий и химической промышленности. Способ получения наночастиц висмута включает концентрирование методами экстракции прекурсоров полупроводников из водных растворов с последующим их восстановлением. В качестве экстрагентов используют s-алкилизотиуроний галогениды. Раствор s-алкилизотиуроний галогенида перемешивают с целью экстракции прекурсора висмута с раствором выщелачивания огарков окислительного обжига висмутсодержащих промышленных продуктов, содержащим 0,001 Μ водного раствора [BiCl4]-. Полученный раствор прекурсора иона висмута с ионом ПАВ в толуоле отделяют на делительной воронке, отгоняют толуол под вакуумом. Полученный раствор прекурсора разлагают при его соотношении к гидроксиду натрия 1:2 и рН=11. Полученный осадок отделяют центрифугированием и сушат на воздухе, затем осадок помещают в автоклав или ампулу, подсоединяют к вакууму, нагревают до температуры 140-180°C. Продукты термолиза охлаждают и растворяют в хлороформе. Полученную дисперсию частиц висмута центрифугируют для отделения порошка висмута от раствора хлороформа. Изобретение позволяет получить наночастицы висмута. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение относится к способу получения висмут аммоний цитрата. Получение висмут аммоний цитрата проводят путем обработки цитрата висмута водным раствором гидроокиси аммония. Способ осуществляют при молярном отношении гидроокиси аммония к цитрату висмута, равном 1,0-1,5, и при весовом отношении раствора гидроокиси аммония к цитрату висмута, равном 0,96-2,5. При этом продукт получают в виде пасты, которую сушат при температуре 60-120°С. Техническим результатом является упрощение процесса и сокращение расхода используемых реагентов. 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к способу получения фотокатализатора на основе висмутата щелочноземельного металла и к способу фотокаталитической очистки воды от органических загрязнителей. Способ получения фотокатализатора включает растворение нитрата висмута и нитрата щелочноземельного металла в растворителе, в качестве которого выбирают водный раствор многоатомного спирта, содержащий не менее пяти атомов углерода, с последующим отжигом прекурсора при 550-650°С до образования наночастиц аморфного висмутата щелочноземельного металла нестехиометрического состава со степенью окислении, не равной двум. Причем перед отжигом прекурсора его выпаривают до образования органической матрицы с равномерно распределенными атомами висмута и щелочноземельного металла. Затем формируют кристаллическую решетку фотокатализатора при 650-750°С. При осуществлении очистки воды от органических загрязнителей фотокатализатором, отношение массы очищаемой воды к массе фотокатализатора выбирают из интервала 1000/1-1600/1, а облучение видимым светом воды с органическими загрязнителями осуществляют в течение 3-4 часов. Способ по изобретению позволяет получить частицы висмутата щелочноземельного металла негомогенного состава, в форме гетероструктуры из оксида висмута, покрытого висмутатом щелочноземельного металла стехиометрического состава со степенью окисления кальция, равной двум, без дефектов в кристаллической решетке с малой удельной площадью поверхности без пор, а также обеспечивает снижение расхода фотокатализатора при очистке воды за счет уменьшения средних размеров частиц фотокатализатора и расширения его функциональных возможностей при использовании. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 59 пр.

Изобретение относится к способу получения фотокатализатора на основе висмутата щелочноземельного металла, который заключается в растворении смеси порошков нитрата висмута Bi(NO3)3 и неорганической соли щелочноземельного металла Me с последующим выстаиванием продуктов их гидролиза до образования частиц с равномерно распределенными в их объеме ионами висмута и неравномерно распределенными ионами щелочноземельного металла и удалением из продуктов гидролиза избыточной влаги, в нагреве полученных частиц до образования частиц в виде гетероструктуры из аморфного по структуре и стехиометричного по составу висмутата щелочноземельного металла и аморфного по структуре и стехиометричного по составу оксида висмута Bi2O3 с последующей их кристаллизацией. При этом в качестве неорганической соли щелочноземельного металла Me берут оксалат щелочноземельного металла MeC2O4, предварительно перед растворением оксалат щелочноземельного металла MeC2O4 очищают от адсорбированных соединений и смешивают с нитратом висмута Bi(NO3)3, выстаивание продуктов их гидролиза ведут до образования частиц оксалата щелочноземельного металла MeC2O4, пропитанных ионами Bi(OH)2+, с равномерно распределенными ионами висмута и неравномерно распределенными ионами щелочноземельного металла, удаление избыточной влаги из продуктов гидролиза ведут до образования частиц-прекурсоров в виде гетероструктуры с центральной частью из оксалата щелочноземельного металла MeC2O4, пропитанного ионами Bi(OH)2+, и внешней оболочкой из гидроксонитрата висмута Bi(OH)(NO3)2, нагрев частиц-прекурсоров осуществляют двухстадийно до образованиия карбоната щелочноземельного металла МеСО3, пропитанного ионами Bi(OH)2+, в центральной части каждой частицы на первой стадии и до образования аморфных частиц в виде гетероструктуры с центральной областью из аморфного по структуре и стехиометричного по составу висмутата щелочноземельного металла и поверхностного слоя из аморфного по структуре и стехиометричного по составу оксида висмута Bi2O3 на второй стадии, кристаллизацию ведут до образования частицы фотокатализатора в виде гетероструктуры с центральной областью из кристалличного по структуре и стехиометричного по составу висмутата щелочноземельного металла и поверхностного слоя из кристалличного по структуре и стехиометричного по составу оксида висмута Bi2O3, при этом для смешивания компоненты берут в следующем соотношении, мас. %: оксалата щелочноземельного металла MeC2O4 4,49-3,63, нитрата висмута Bi(NO3)3 95,51-96,37, растворение ведут в дистиллированной воде при следующем соотношении компонентов, масс. %: смесь порошков оксалата щелочноземельного металла MeC2O4 и нитрата висмута Bi(NO3)3 5,00-15,00, дистиллированной воды 95,00-85,00, нагрев частиц-прекурсоров на первой стадии осуществляют до 520°С со скоростью нагрева 0,5-1,0°С/мин, на второй - до 810°С со скоростью нагрева 1,0-2,0°С/мин, кристаллизацию ведут при температуре 750-825°С. Технический результат заключается в увеличении срока сохранения каталитических свойств фотокатализатора. 1 табл., 20 пр.

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для катализаторов при получении необходимых в промышленности газов и для синтеза высокопрочной керамики. Способ получения германата висмута Bi2GeO5 включает предварительное механическое смешивание исходных порошков оксида висмута Bi2О3 и оксида германия GeO2, нагрев полученной смеси в платиновом тигле до температуры 1050-1160°С, выдержку в расплавленном состоянии в тигле не менее 15 мин с последующим охлаждением также в тигле. Техническим результатом является получение германата висмута с высоким количеством внутренних напряжений, позволяющим легко извлекать его из платинового тигля простым постукиванием и встряхиванием, что позволяет продлить срок службы дорогостоящего тигля, так как извлечение из него синтезируемого материала происходит без разрушения и сильной деформации. 4 ил., 1 пр.

Изобретение относится к получению однофазного нанокристаллического порошка феррита висмута BiFeO3 с ферромагнитными свойствами. Способ включает смешивание нитратов висмута Bi(NO3)3, нитратов железа Fe(NO3)3, глицерина и воды с получением раствора, выпаривание полученного раствора с образованием геля и нагрев его до температуры вспышки с образованием порошка. Упомянутые нитраты висмута и нитраты железа используют в расчетном количестве, необходимом для получения феррита висмута, а глицин - в количестве на 35-50% меньше расчетного количества, при этом выпаривание полученного раствора и нагрев до температуры образуемого геля ведут при непрерывном перемешивании, а полученный после вспышки порошок нагревают до 350-400°C в течение времени до 30 мин. Обеспечивается получение чистого, однородного по дисперсности порошка. 8 ил., 4 пр.

Изобретение относится к области получения порошка кристаллического соединения Bi12SiO20 и может быть использовано в радиоэлектронике для создания электро- и магнито-оптических модуляторов лазерного излучения. Синтез Bi12SiO20 осуществляют растворением пятиводного нитрата висмута в ацетоне при комнатной температуре, добавлением кремнийорганической жидкости в виде водно-спиртового раствора метилсиликоната натрия, перемешиванием в течение не более 5 мин с последующим центрифугированием суспензии, отмывкой осадка дистиллированной водой до отсутствия следов ионов Na+ и термообработкой осадка при температуре не менее 300°С. Изобретение обеспечивает повышение технологичности за счет снижения времени и температуры синтеза Bi12SiO20, придание поверхности порошка гидрофобности (способности не смачиваться водой), а также повышение симметрии кристалла Bi12SiO20. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области синтеза неорганических соединений, а именно к способу синтеза соединений висмута и, в частности, к способу синтеза оксида висмута

Наверх