Способ получения оксида меди (i)


 

C25B1/00 - 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 2570086:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" (RU)

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ получения оксида меди (I) включает электрохимическое окисление и диспергирование электродов в электролизере в растворе хлорида натрия. Концентрация раствора хлорида натрия 2-6 моль/л. Процесс проводят с использованием двух медных электродов под действием симметричного или асимметричного переменного импульсного тока частотой 50 Гц. Средняя величина тока, отнесенная к единице площади поверхности электродов, равна 0,2-1,5 А/см2. Температура синтеза 55-60°C. Затем продукт промывают бидистиллированной водой, фильтруют и сушат при температуре 80°C до постоянной массы. Изобретение позволяет снизить энергозатраты, повысить производительность процесса, варьировать размер получаемых частиц. 8 пр.

 

Изобретение относится к технологии электросинтеза неорганических соединений, а именно к получению микро- и наноразмерных частиц оксида меди(I), используемого при изготовлении пигментов для окрашивания керамики, стекла и глазурей, фотокатализаторов для разложения воды и для борьбы с органическими загрязнениями, солнечных батарей, а также в качестве магнитных полупроводников и ячеек Бозе с высокой экситонной энергией связи.

Большинство методов получения наночастиц Cu2O основано на химическом восстановлении ионов Cu2+ из раствора под действием восстановителей. Так, существует метод получения высокодисперсного оксида меди(I) (патент CN 103172103 А, опубл. 26.06.2013 МПК G01G 3/02) в результате восстановления ионов меди из раствора хлорида меди глюкозой. Метод включает в себя следующие подготовительные стадии: приготовление раствора хлорида меди; приготовление раствора, содержащего ионы Zn2+ (нитрат цинка, хлорид цинка или сульфат цинка); смешение приготовленных растворов; добавление раствора гидроксида натрия; добавление глюкозы. Затем смешанные растворы помещают на водяную баню (Т=80°С), процесс проводят при непрерывном перемешивании 3-15 мин, затем промывают дистиллированной водой, центрифугируют и сушат при комнатной температуре.

Недостатком данного способа является большое количество операций, связанных с подготовкой растворов.

Также известен метод получения оксида меди(I) аэрозольным разложением (патент ЕР 0721919 А1, опубл. 17.07.1996, МПК G01G 3/02). Он включает в себя образование ненасыщенного раствора термически разлагаемого медьсодержащего соединения в летучем растворителе; образование аэрозоля, состоящего из капель приготовленного раствора, диспергированного в инертном газе; нагрев аэрозоля до температуры по меньшей мере 800°С, при которой растворитель улетучивается, а медьсодержащее соединение разлагается сначала с образованием CuO, а затем Cu2O; отделение частиц оксида от газа-носителя, побочных продуктов и продуктов испарения растворителя.

Главным недостатком данного метода является наличие повышенных температур в процессе синтеза, а также необходимостью отделения частиц оксида от других продуктов.

Наиболее близким по технической сущности и получаемому эффекту к заявляемому способу является электрохимический метод получения порошка Сu2O под действием постоянного тока (авт. св. №1787942, опубл. 15.01.93, МПК C01G 3/02, С25С 5/02), который принимаем за прототип. Электролиз водного раствора хлорида натрия (у нас - электрохимическое окисление и диспергирование электродов в растворе хлорида натрия), содержащего дополнительно смесь акрилата натрия и акриламида в количестве 0,5-500 г на тонну получаемого оксида меди(I), был выполнен в электролизере с использованием медного анода и катода из нержавеющей стали при температуре 70-90°С и плотности постоянного тока 2000-4000 А/м2 (0,2-0,4 А/см2). Полученный осадок центрифугировали и сушили на воздухе.

К недостаткам данного метода можно отнести использование постоянного тока, что увеличивает энергозатраты и требует использования оборудования для выпрямления тока. Образование оксида меди(I) на постоянном токе может затрудняться пассивационными процессами. Также данный метод не обеспечивает высоких скоростей образования оксида меди(I).

Технической задачей данного изобретения является разработка способа получения оксида меди(I), позволяющего снизить энергозатраты и повысить производительность процесса путем использования симметричного и асимметричного переменного импульсного тока, а также варьировать дисперсность частиц путем изменения его плотности.

Поставленная задача достигается за счет того, что способ получения оксида меди(I) включает электрохимическое окисление и диспергирование электродов в электролизере в растворе электролита, причем процесс проводят с использованием двух медных электродов в растворе хлорида натрия с концентрацией 2-6 моль/л под действием симметричного и асимметричного переменного импульсного тока частотой 50 Гц при средней величине плотности тока, отнесенной к единице площади поверхности электродов, равной 0,2-1,5 А/см2 при температуре синтеза 55-60°С, с последующей промывкой бидистиллированной водой, фильтрацией и сушкой при температуре 80°С до постоянной массы полученной суспензии.

Данный способ основан на явлении окисления и диспергирования медных электродов под действием переменного импульсного тока в растворе электролита.

В раствор хлорида натрия погружают параллельно друг другу медные электроды на расстоянии ~1 см. На электроды подается переменный импульсный ток частотой 50 Гц. Температура раствора поддерживается в интервале 55-60°С. Полученную суспензию промывают бидистиллированной водой и сушат при температуре 80°С до постоянной массы. Скорость образования оксида определяют весовым методом по разнице массы электродов до и после электролиза.

Пример 1.

Оксид меди(I) был изготовлен следующим способом. В раствор хлорида натрия с концентрацией 2 моль/л были помещены медные электроды одинаковой площади. Средняя плотность симметричного переменного импульсного тока, рассчитанная на геометрическую поверхность электродов, составила 0,2 А/см2. Синтез проводился в течение 1 часа при температуре 55-60°С. В результате образовался дисперсный порошок оксида меди(I) с размером частиц около 3 мкм. Скорость диспергирования электродов составила 8,65 мг/см2·ч.

Пример 2.

Методика проведения процесса аналогична описанной в примере 1 и отличалась тем, что средняя плотность симметричного переменного импульсного тока составила 0,5 А/см2. Скорость диспергирования электродов оказалась равной 21,23 мг/см2·ч. При этом образовался порошок оксида меди(I) с размером частиц 0,5-2 мкм.

Пример 3.

Методика проведения процесса аналогична описанной в примере 1 и отличалась тем, что средняя плотность симметричного переменного импульсного тока составила 1,0 А/см2. Скорость диспергирования электродов оказалась равной 55,80 мг/см2·ч. При этом образовался порошок оксида меди(I) с размером частиц 200-100 нм.

Пример 4.

Методика проведения процесса аналогична описанной в примере 1 и отличалась тем, что средняя плотность симметричного переменного импульсного тока оказалась равной 1,5 А/см2. Скорость диспергирования электродов оказалась равной 58,2 мг/см2·ч. При этом образовался порошок оксида меди(I) с размером частиц 50-80 нм.

Пример 5.

Методика проведения процесса аналогична описанной в примере 1 и отличалась тем, что на электроды подавался асимметричный переменный импульсный ток, причем анодный и катодный импульсы переменного тока соотносились как 1:4. Плотность тока составила 0,2:0,8 А/см2. Скорость диспергирования электродов при этом оказалась равной 297,0 мг/см2·ч. При этом образовался порошок оксида меди(I) с размером частиц 25-50 нм.

Пример 6.

Методика проведения процесса аналогична описанной в примере 1 и отличалась тем, что на электроды подавался асимметричный переменный импульсный ток, причем анодный и катодный импульс соотносились как 1:2. Плотность тока составила 0,2:0,4 А/см2. Скорость диспергирования медных электродов при этом оказалась равной 78,4 мг/см2·ч. При этом образовался порошок оксида меди(I) с размером частиц 50-100 нм.

Пример 7.

Методика проведения процесса аналогична описанной в примере 1 и отличалась концентрацией раствора хлорида натрия, которая составила 6 моль/л. Скорость диспергирования при этом оказалась равной 9,4 мг/см2·ч. При этом образовался порошок оксида меди(I) с размером частиц 100-200 нм.

Пример 8.

Методика проведения процесса аналогична описанной в примере 1 и отличалась составом электролита. В качестве электролита был использован водный раствор соли хлорида аммония с концентрацией 2 моль/л. При этом большая часть меди перешла в состав раствора. Скорость окисления медных электродов составила 11,97 мг/см2·ч.

На основании проведенных экспериментов можно сделать вывод об оптимальных с точки зрения выхода конечного продукта условиях: электролит - раствор хлорида натрия с концентрацией 2 моль/л, асимметричный переменный импульсный ток с соотношением анодного и катодного импульсов 1:4.

Способ получения оксида меди (I), включающий электрохимическое окисление и диспергирование электродов в электролизере в растворе хлорида натрия, отличающийся тем, что процесс проводят с использованием двух медных электродов в растворе хлорида натрия с концентрацией 2-6 моль/л под действием симметричного или асимметричного переменного импульсного тока частотой 50 Гц при средней величине тока, отнесенной к единице площади поверхности электродов, равной 0,2-1,5 А/см2, при температуре синтеза 55-60°C с последующей промывкой бидистиллированной водой, фильтрацией и сушкой при температуре 80°C до постоянной массы полученной суспензии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения наноразмерных частиц включает электроплазменную обработку поверхности электролита в виде солевого раствора, содержащего индуцированные ионы металлов или полупроводников с формированием из них частиц заданного размера.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Мелкодисперсный порошок серебра получают электролизом раствора азотнокислого серебра с концентрацией серебра 15-60 г/дм3 и свободной азотной кислоты 5-20 г/дм3 при постоянном токе плотностью 1,5-2,0 А/дм2.
Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ электрохимического получения металлического порошка включает электролиз раствора солей металлов с катодным восстановлением ионов металлов в условиях плазмы.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способу получения порошков металлов методом электролиза. Способ включает использование растворимых и нерастворимых анодов одновременно, при этом водный раствор электролита содержит соль соответствующего металла и буферные добавки.
Изобретение относится к получению ультрамикродисперсного порошка оксида никеля. Способ включает получение порошка оксида никеля из металлических никелевых электродов электролизом в щелочном растворе гидроксида натрия.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению медных порошков. Способ получения медного электролитического порошка с содержанием кислорода не более 0,15% включает электролиз, промывку от электролита, стабилизацию, отмывку от избытка стабилизатора, сушку, размол и просев.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению электролитических металлических порошков. Может использоваться в производстве катализаторов, гальванопластике, электронике.

Изобретение относится к электролитическому получению мелкодисперсных металлических порошков. Проводят электроосаждение металла на подложку из электропроводного материала, индиферентного по отношению к осаждаемому материалу и обладающего низкой теплопроводностью.
Изобретение относится к области гидрометаллургии редких элементов, а именно к способам глубокой очистки висмута от Ag, Te, Po при использовании солянокислых растворов.
Изобретение относится к способу получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля. Способ получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля включает электролиз в 17 М растворе гидроксида натрия на переменном синусоидальном токе частотой 20 Гц с никелевыми электродами.

Изобретение может быть использовано в электрохимической области. Способ получения композиционного электродного материала на основе кобальт ванадиевого оксида и оксидных соединений молибдена включает осаждение электрокаталитического оксидного покрытия на модифицированной поверхности стеклоуглерода, при этом электрокаталитическое оксидное покрытие формируют на основе смешанных оксидов ванадия, кобальта и молибдена путем их осаждения из водного раствора электролита температурой 60÷65°C, при pH 4÷4,5, содержащего соли кобальта, молибдена, никеля, железа, лимонную и борную кислоты, под действием переменного асимметричного тока, в котором соотношение средних токов за период катодного и анодного составляет 1,5:1 при напряжении 40÷50 B и следующем соотношении компонентов, г·л-1: сульфат кобальта (CoSO4·7H2O) - 100,0÷110,0, гептамолибдат аммония ((NH4)6Mo7O24·4H2O) - 40,0÷56,0, сульфат железа (FeSO4·7H2O) - 6,0÷14,0, сульфат никеля (NiSO4·7H2O) - 18,0÷20,0, лимонная кислота (HOC(СН2СООН)2СООН) - 2,5÷3,0, борная кислота (H3BO3) - 13,0÷15,0.

Изобретение относится к энергетическому оборудованию и может быть использовано в водородной энергетике для получения, хранения и транспортировки водорода. Устройство для получения атомарного водорода содержит реактор 1, работающий на разложении воды твердым реагентом, анод 3, катод 4 и магистрали 8 с арматурой для ввода исходного сырья в реактор 1 и вывода из него водорода и продуктов реакции.
Изобретение относится к способу электролиза воды под давлением в электролизной системе, входящей в состав накопителей электроэнергии, работающих с замкнутым по воде рабочим циклом.

Изобретение относится к карбонизатору напитка и к способу получения газированного напитка. Карбонизатор напитка содержит блок для генерации CO2, включающий в себя фотоэлектрохимический элемент, предназначенный для превращения сахарида в первой жидкости, содержащей сахарид, под влиянием света в CO2 и воздух, обогащенный CO2; регулятор давления, предназначенный для поддерживания повышенного давления воздуха, обогащенного CO2; и смесительную камеру для смешивания воздуха, обогащенного CO2, под давлением со второй жидкостью для получения газированного напитка.

Изобретение относится к способу получения вторичного энергоносителя - водорода посредством преобразования энергии ветра. Способ получения вторичного энергоносителя - водорода посредством преобразования энергии ветра включает преобразование посредством парусного движителя кинетической энергии ветра в кинетическую энергию движения судна, движущегося в районах открытого океана с мощными воздушными потоками, и затем посредством гидравлической турбины и электрогенератора в электрическую энергию, которую используют для разложения воды на водород и кислород с ожижением и накоплением водорода в криогенных резервуарах.

Изобретение относится к способу получения дезинфицирующего средства из водного раствора NaCl с использованием диафрагменного электролизера. Способ характеризуется тем, что поток пресной воды в количестве 0,4%-0,8% от количества получаемого дезинфицирующего средства в пересчете на концентрацию 500 мг в литре соединений активного хлора направляют в катодную камеру, поток пресной воды в количестве 16%-20% от количества получаемого дезинфицирующего средства в пересчете на концентрацию 500 мг в литре соединений активного хлора направляют на смешение с NaCl и затем в анодную камеру, оставшийся поток пресной воды направляют внутрь трубчатого катода, поток пресной воды из внутренней полости катода направляют в продолжение анодной камеры в крышке-смесителе электролизера, поток из катодной камеры направляют на утилизацию, поток из анодной камеры в виде анолита направляют в продолжение анодной камеры этого же электролизера, концентрацию активного хлора в анолите понижают поступившей пресной водой до норм дезинфицирующего средства, и дезинфицирующее средство выводят из электролизера, водород из катодной камеры направляют на вытяжку.
Изобретение относится к технологии изготовления нетканых диафрагменных материалов на основе волокон полимера с внедренными по поверхности частицами гидрофильного наполнителя для электролизеров воды с щелочным электролитом.

Изобретение относится к технологии получения йодата калия и найдет применение в химической, фармацевтической и пищевой промышленности при изготовлении йодсодержащих соединений. Способ получения йодата калия включает непрерывное электрохимическое окисление йодида калия до йодата калия с массовой концентрацией йодида калия 55-85 кг/м3 и йодата калия 70-170 кг/м3 в присутствии бихромата калия с массовой концентрацией до 2 кг/м3 на окислительном рутениево-титановом аноде при анодной плотности тока не более 2000 А/м2 в растворе при температуре 60-80°C, кристаллизацию йодата калия путем непрерывного отбора части электролита, его охлаждение до температуры окружающей среды и отделение кристаллов йодата калия от маточного раствора, отделенный от кристаллов маточный раствор укрепляется по йодиду калия и возвращается в электролизер. .
Изобретение относится к способу изготовления электродно-диафрагменного блока для щелочного электролизера воды, включающему приготовление формующего раствора диафрагмы, нанесение формующего раствора на подложку, изготовление диафрагмы методом фазовой инверсии и формирование электродно-диафрагменного блока прижатием электродов с двух сторон диафрагмы.

Изобретение относится к аноду для выделения хлора при электролизе из водного раствора. Анод имеет сформированный на проводящей подложке каталитический слой, содержащий аморфный оксид рутения и аморфный оксид тантала.

Изобретение относится к способу получения раствора ионного серебра. .
Наверх