Способ получения высокодисперсного нанокристаллического вольфрамата свинца

Изобретение относится к получению нанокристаллических порошков химических соединений и может быть использовано для производства радиационно-защитных, фотокаталитических, сцинтилляционных материалов. Высокодисперсный нанокристаллический вольфрамат свинца (PbWO4) получают путем проведения химической реакции между растворами ацетата свинца и вольфрамата натрия, при этом 5-20% раствор ацетата свинца Pb(СН3СОО)2·3H2O, подготовленный путем растворения ацетата свинца в смеси воды и этанола или ацетона при их соотношении 1,5-1 : 1, диспергируется и в виде мелких капель добавляется в 2,5-10% водный раствор вольфрамата натрия Na2WO4·2H2O на его поверхность при его непрерывном перемешивании. Технический результат изобретения состоит в получении нанокристаллического PbWO4, имеющего средний размер частиц около 50 нм. Предлагаемый способ имеет более высокую скорость выхода продукта и меньшие габариты требуемого оборудования, ввиду меньшего расхода растворителей на приготовление растворов (до 5-10 раз). Также исключается необходимость использования дополнительных веществ - дисперсантов, имеющих ограниченное применение в промышленности. 2 ил.

 

Изобретение относится к получению нанокристаллических порошков химических соединений, может использоваться для производства радиационно-защитных, фотокаталитических, сцинтилляционных материалов.

Известен способ получения нанокристаллических порошков оксидов металлов [патент РФ №2425803], заключающийся в получении гидроокисей металлов методом обратного осаждения с последующими сушкой и прокаливанием, причем метод обратного осаждения включает использование ультразвуковой обработки раствора солей металлов в распылительной форсунке, что обеспечивает диспергирование раствора до капель размером менее 1,0 мкм.

К недостаткам данного способа следует отнести использование ультразвукового распыления растворов солей, так как это обеспечивает усложнение конструкции, повышение расхода электроэнергии и снижение скорости выхода продукта.

Известен способ [патент CN №102923780 Method for preparing cubic ZnWO4 nanocrystal photocatalysis material], который заключается в том, что вольфрамат цинка получают осаждением при медленном смешивании и ультразвуковой обработке подготовленных растворов реагентов, причем в качестве дисперсанта используется поливинилацетат.

Недостатками данного способа являются: добавление поливинилацетата в раствор реагента, что усложняет промывку готового продукта; необходимость поддерживания определенных значений pH среды; дополнительное применение ультразвуковой обработки; длительность процесса.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ [патент CN на изобретение №101684003 Mass production method of nano-PbWO4]. Указанный способ заключается в предварительном приготовлении растворов вольфрамата натрия и ацетата свинца, быстром добавлении раствора ацетата свинца к раствору вольфрамата натрия, продолжительном перемешивании, отделении и сушке продукта, причем в раствор вольфрамата натрия добавляют дисперсант PQA-2 и триэтаноламин.

Недостатками данного способа являются: большой расход воды и большие габариты требуемого оборудования; использование нескольких дополнительных веществ-дисперсантов; сравнительно невысокая дисперсность полученного продукта (размер частиц до 90 нм).

Указанные недостатки устраняются в предлагаемом изобретении.

Задачей настоящего изобретения является разработка простого и эффективного способа, позволяющего получать высокодисперсный нанокристаллический порошок вольфрамата свинца PbWO4 в промышленных масштабах.

Техническим результатом изобретения является получение нанокристаллического PbWO4, имеющего средний размер частиц около 50 нм, значительное снижение расхода воды для осуществления способа (до 5-10 раз по сравнению с прототипом), исключение имеющих ограниченное применение в промышленности веществ-дисперсантов из компонентов, необходимых для осуществления способа.

Поставленная задача достигается тем, что способ получения высокодисперсного нанокристаллического вольфрамата свинца осуществляется путем проведения химической реакции между растворами ацетата свинца и вольфрамата натрия. Данный способ заключается в следующем: 5-20% раствор ацетата свинца Pb(СН3СОО)2·3Н2О, подготовленный путем растворения ацетата свинца в смеси воды и этанола или ацетона при их соотношении 1,5-1 : 1, диспергируется и в виде мелких капель добавляется в 2,5-10% водный раствор вольфрамата натрия Na2WO4·2H2O на его поверхность при его непрерывном перемешивании. В результате между ацетатом свинца и вольфраматом натрия идет химическая реакция с осаждением высокодисперсного нанокристаллического вольфрамата свинца PbWO4.

Сущность изобретения заключается в том, что раствор ацетата свинца, приготовленный в смеси воды и этанола или ацетона, имеет гораздо меньшее значение поверхностного натяжения по сравнению с водным раствором вольфрамата натрия, и при добавлении первого раствора в виде мелких капель на поверхность второго за счет возникающих поверхностных явлений происходит очень быстрое распределение первого раствора по поверхности, а затем и в объеме второго раствора. В результате исключается возможность роста крупных кристаллов PbWO4, а наличие в маточном растворе значительного количества этанола или ацетона препятствует дальнейшему укрупнению нанокристаллического PbWO4

Использование приведенных интервалов концентраций указанных исходных солей обусловлено тем, что использование более концентрированных растворов не приводит к образованию нанокристаллического PbWO4, а использование более разбавленных растворов не позволяет получать значительно меньшие размеры частиц PbWO4 по сравнению с полученными при использовании приведенных интервалов концентраций, и приводит только к повышению расхода растворителей на осуществление способа.

Использование смеси воды и этанола или ацетона при их соотношении 1,5-1 : 1 обусловлено тем, что при меньшем количестве этанола или ацетона не достигается образования нанокристаллического PbWO4, а большее содержание этанола или ацетона приводит к высокой неоднородности размеров частиц полученного продукта.

Предлагаемый способ может осуществляться следующим образом.

Для приготовления растворов реагентов используются вольфрамат натрия Na2WO4·2H2O марки «ЧДА» ГОСТ 18289-78 (массовая доля основного вещества не менее 99,0%), ацетат свинца Pb(СН3СОО)2·3H2O марки «ЧДА» ГОСТ 1027-67 (массовая доля основного вещества не менее 99,5%). Подготавливают 90 г смеси дистиллированной воды и этанола при их соотношении 1,5 : 1, в полученной смеси растворяют 10 г ацетата свинца. Далее 8,97 г вольфрамата натрия растворяют в 80,75 г дистиллированной воды. Получают прозрачные бесцветные растворы. Требуемое количество реагентов определяется исходя из соотношения масс реагентов в уравнении химической реакции (1) при небольшом избытке вольфрамата натрия, до 3%.

Раствор вольфрамата натрия помещают в емкость, превышающую по объему объем раствора в 1,5-2 раза. Раствор ацетата свинца диспергируют и в виде мелких капель добавляют в раствор вольфрамата натрия на его поверхность при его непрерывном перемешивании. В результате из раствора осаждается высокодисперсный нанокристаллический PbWO4. Полученный продукт отделяют от маточного раствора методом центрифугрования, после чего тщательно промывают в водно-этаноловой смеси до полного удаления побочных продуктов реакции и сушится при 110°C. В результате получают около 12 г продукта. Все этапы процесса, кроме сушки, производятся при стандартных условиях.

Полученный продукт представляет собой высокодисперсный нанокристаллический вольфрамат свинца PbWO4, имеющий средний размер частиц 50 нм, и, кроме того, высокую степень однородности по размерам частиц.

Данное изобретение поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 представлена микрофотография структуры полученного высокодисперсного нанокристаллического PbWO4, наглядно демонстрирующая размерность и однородность частиц продукта, а на фиг. 2 представлена его рентгенограмма, показывающая, что продукт полностью закристаллизован и имеет тетрагональную структуру штольцита.

При реализации предлагаемого изобретения достигается получение более дисперсного (до 2 раз по сравнению с прототипом) продукта, а также предлагаемый способ имеет более высокую скорость выхода продукта и меньшие габариты требуемого оборудования, ввиду меньшего расхода растворителей на приготовление растворов (до 5-10 раз). Также исключается необходимость использования дополнительных веществ - дисперсантов, имеющих ограниченное применение в промышленности.

Способ получения высокодисперсного нанокристаллического вольфрамата свинца, осуществляющийся путем проведения химической реакции между растворами ацетата свинца и вольфрамата натрия, отличающийся тем, что 5-20% раствор ацетата свинца Pb(СН3СОО)2·3H2O, подготовленный путем растворения ацетата свинца в смеси воды и этанола или ацетона при их соотношении 1,5-1 : 1, диспергируется и в виде мелких капель добавляется в 2,5-10% водный раствор вольфрамата натрия Na2WO4·2H2O на его поверхность при его непрерывном перемешивании.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области химической технологии выращивания кристаллов натрий-висмутового молибдата NaBi(MoO4)2 для исследования физических свойств и практического использования.
Изобретение относится к области химической технологии и касается получения кристаллов рубидий-висмутового молибдата RbBi(MoO4)2. Кристаллы RbBi(MoO4)2 выращивают из высокотемпературного раствора в расплаве из шихты, содержащей растворитель димолибдатат рубидия и тройной литий-рубидий-висмутовый молибдат LiRbBi2(MoO4)4, при соотношении последнего к димолибдату рубидия, равном 10-40: 90-60 мол.

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к выращиванию кристаллов калий-бариевого молибдата K2Ва(МоО4)2 из раствора-расплава K2Ва(МоО4)2 для исследования физических свойств и практического использования.
Изобретение относится к области химической технологии и касается получения объемных кристаллов состава Li8Bi2(MoO4)7. Кристаллы выращивают из раствора-расплава литий-висмутового молибдата в растворителе путем кристаллизации при постепенном охлаждении расплава и выращенных кристаллов, при этом в качестве растворителя используют эвтектическую смесь, содержащую 47 мол.

Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов литий-магниевого молибдата Li2Mg2(MoO 4)3. .

Изобретение относится к области выращивания из расплава нелегированных кристаллов вольфрамата натрия-висмута NaBi(WO 4)2, являющегося перспективным материалом для Черепковских детекторов.

Изобретение относится к новому соединению класса оптических материалов - ахроматоров на основе неорганических кристаллических соединений, конкретно к сложным кальциевым тетрагерманатам эрбия и иттрия состава ЕrхY2-xCaGe4 O12, где 0.1<х0.3, которые могут быть использованы в фотонике в качестве оптической среды для преобразования монохроматического излучения лазера с длиной волны 975+/-5 нм в полосу от 1483 нм до 1654 нм ( =3500-4200 см-1) с одновременным усилением преобразованного излучения.

Изобретение относится к выращиванию высокотемпературных неорганических монокристаллов и может быть использовано в квантовой электронике и физике элементарных частиц, в частности, для создания детекторов процесса двойного безнейтринного бета-распада.

Изобретение относится к способам получения кристаллов, а именно к способу получения монокристаллов вольфрамата свинца, и может быть использовано при изготовлении сцинтилляционных элементов.

Изобретение относится к пирогидрометаллургии вольфрама, в частности к извлечению вольфрама из шеелитовых CaWO4 и вольфрамитовых (Fe, Mn) WO4 концентратов в виде соединений, являющихся товарной продукцией.
Изобретение относится к способу получения чистой вольфрамовой кислоты. Способ включает обработку вольфрамсодержащего сырья кислотой с получением осадка технической вольфрамовой кислоты, который обрабатывают раствором аммиака для растворения вольфрамовой кислоты и получения аммиачного раствора вольфрамата аммония.

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Способ получения ультрадисперсного порошка сложного карбида вольфрама и титана, включающий смешение вольфрам- и титансодержащих компонентов с источником углерода, прессование полученного порошка и последующую карбидизацию.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Порошки оксидных литий-вольфрамовых бронз получают при нагреве исходного состава, включающего оксид вольфрама (VI) и вольфрамат лития, до температур 570-600°C, выдерживании в течение 30 минут с последующим подъемом температуры до 650-700°C и выдерживании в течение 1 часа.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Порошок вольфрамовой кислоты имеет насыпную плотность согласно ASTM B 329, составляющую как минимум 1,5 г/см3.

Изобретение предназначено для химической промышленности и может быть использовано в катализаторах процессов гидрокрекинга, гидроконверсии, гидроочистки. Для получения гетерополисоединения, состоящего из никелевой соли лакунарных гетерополианионов типа Кеггина, содержащей вольфрам, к гетерополивольфрамовым кислотам добавляют x+y/2 эквивалентов гидроксида бария.
Изобретение относится к переработке вольфрамсодержащего сырья. Вольфрамсодержащий карбонатный раствор подвергают сгущению с помощью флоулянта ВПК-402 для удаления из раствора таких примесей, как ВО3 3-, РО4 3-, AsO4 3- и SiO3 2.
Способ рекуперации молибдата или вольфрамата из водного раствора заключается в том, что молибдат или вольфрамат связывают из водного раствора при значении рН в пределах от 2 до 6 с водонерастворимым, катионизированным неорганическим носителем.

Изобретение относится к неорганической фуллереноподобной наночастице формулы A1-x-Bx-халькогенид, где В встроен в решетку A1-x-халькогенида, А представляет собой металл или сплав металлов, выбранных из Мо и W, В является металлом, выбранным из V, Nb, Та, Mn и Re, а х≤0,3; при условии, что х не равен нулю и А≠В.

Изобретение относится к способу, который позволяет преобразовывать хлориды щелочноземельных металлов в вольфраматы и молибдаты, а также к его применению. .

Изобретение может быть использовано в полупроводниковой, пьезоэлектрической и радиоэлектронной технике. Для получения порошков титаната, или цирконата, или ниобата свинца, или титаната-цирконата свинца из 0,1-0,3М растворов нитратных комплексов титана, циркония или ниобия при рН=8±0,5 осаждают с помощью 5-10% раствора аммиака при температуре ниже 280 К гидроксиды титана, циркония, ниобия или смешанный гидроксид титана-циркония.

Изобретение относится к получению нанокристаллических порошков химических соединений и может быть использовано для производства радиационно-защитных, фотокаталитических, сцинтилляционных материалов. Высокодисперсный нанокристаллический вольфрамат свинца получают путем проведения химической реакции между растворами ацетата свинца и вольфрамата натрия, при этом 5-20 раствор ацетата свинца Pb2·3H2O, подготовленный путем растворения ацетата свинца в смеси воды и этанола или ацетона при их соотношении 1,5-1 : 1, диспергируется и в виде мелких капель добавляется в 2,5-10 водный раствор вольфрамата натрия Na2WO4·2H2O на его поверхность при его непрерывном перемешивании. Технический результат изобретения состоит в получении нанокристаллического PbWO4, имеющего средний размер частиц около 50 нм. Предлагаемый способ имеет более высокую скорость выхода продукта и меньшие габариты требуемого оборудования, ввиду меньшего расхода растворителей на приготовление растворов. Также исключается необходимость использования дополнительных веществ - дисперсантов, имеющих ограниченное применение в промышленности. 2 ил.

Наверх