Способ получения конденсированных смешанных фосфатов щелочных металлов и металла, выбранного из ряда: кобальт, кадмий, марганец

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскмк

Социалистических

Республик 947042 (6l ) Дополнительное к авт. свип-ву (22) Заявлено 16. 12. 80 (21) 3217396/23-26 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51}M. Кл.

С 01 В 25/38

1Ъвудэретвсииый комитет

СССР ио двлвн иввбретеиий и открытий

Опубликовано 30. 07. 82 Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 30.07.82 (53) УДК 661;

635.68 (088.8) 1т;ф j+V 1

И. А. Розанов, Э. Н. Береснев и Л. Я. Медведев;.д гтт,, ." л 1 Гттттт ОI т

1®ФВ ЧЖК.4 р

МФГИ(л

Ордена Ленина институт общей и неорганич им. Н.С. Курнакова АН СССР (72) Авторы изобретенйя (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СМЕШАННЫХ

ФОСФАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ И МЕТАЛЛА, ВЫБРАННОГО

ИЗ РЯДА КОБАЛЬТ, КАДМИЙ, МАРГАНЕЦ

10 ч (21, 1

Изобретение относится к способу получения конденсированных фосфатов

d-элементов, в частности, марганца, кобальта и кадмия, используемых в качестве катализаторов, а также в качестве матриц для активации ионами редкоземельных элемен тов.

Известен способ получения конденсированных фосфатов при взаимодейст-, вии окислов или карбонатов d-элемента и щелочного металла с фосфорной кислотой, взятой в избытке, при

450 С с последующей отмывкой продук-! та водой и сушкой $1).

Этот способ требует применения черезвычайно химически активного вещества — фосфорной кислоты и использования в связи с этим специальных материалов (стеклоуГлерода) и длительной отмывки продукта от избытка фосфорной кислоты.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является способ получения смешанных конденсированных фосфатов Мп +, Fe, Wi +, Cu, Zn

Cd, включающий отжиг стехиометри2.+ ческих количеств соединений d-элементов (окислов или оксалатов) и фосфатов аммония (Ntg)zliP04 и натрия йаН2РО4 при 700-800 С в течение 1516 ч, Затем продукт охлэждают и под1О вергают дальнейшей термической обработке при 700-800 С в течение

Однако получение смешанных конденсированных фосфатов по этому способу требует многократного растирания продукта нагревания для получения гомогенного продукта; кроме того, требуется строгое соблюдение стехиометрического соотношения исходных композо нентов;

Целью изобретения является упрощение способа и сокращение продолжительности процесса.

3 84704

Поставленная цель достигается способом получения конденсированных смешанных фосфатов, включающим взаимодействие растворов хлоридов d-элемен" тов и триметафосфимата натрия при пер мешивании в течение 0,5-6 ч при ком- натной температуре с последующим нагреванием полученных осадков до температуры 500-700 С и выдерживанием при этой температуре в течение 1-2 ч. щ

Целесообразно при получении полифосфатов кобальта ИаСо(PO )g и

Na+Co(РО )g исходные соединения брать в мольном соотношении хлорида кобальта к триметафосфимату натрия, равном 1:0,9-4, Для получения смешанных тримета- . фосфатов марганца или кадмия

Ма Мп(P>О )„ или NaCd(P О ) исходные соединейия берут в мольном соотношении хлорида металла и триметафосфимата натрия, равном 1:3-5.

Выбор соотношений исходных соединений является оптимальным. Большие соотношения нецелесообразны, так как происходит большой расход исходных соединений. При меньших отношениях образуется фазы переменного состава, при нагревании которых не происходит образования смешанных конденсированных фосфатов строго стехиометрического состава.

f1

Так, при соотношении М C0g

Na (Р О N Í ), меньше чем 1:3, образуются осадки переменного состава

Ма И(Р О N H )г. х (0<Х<1), где М"

Нп Со, Cd.

2 4

В случае соотношения СоСФ

Na>(P 0H>), меньшем чем 1:0,91,1, также образуются осадки переменного состава, содержащие хлор

NaCo(P O,N, )

Время взаимодействия в смеси CdCP(P>0) - Н О определяется скоростью достижения равновесия, которое, устанавливается в течение 0,5-1 ч.

Увеличение длительности процесса свыше 1 ч не приводит к изменению продукта реакции. Время перемешивания меньше 0,5 ч ведет к образованию фаз переменного состава.

Время взаимодействия в смесях

СОСЯ р. - Nay(Pg0@NyH ) - Н О и МпС8д—

Na+(P 0@N>Hy) " Н О (4-б 9 ) определяется по количеству выпавшего осадка. Выдерживание смеси меньше 4 ч приводит к образованию очень незначительного количества осадка (1015).

Выбор температурного интервала основывается на том, что при температуре ниже 500 C продукт нагревания содержит азот, что ведет к загрязнению образующихся конденсированных фосфатов; нагревание вещества выше

700 С приводит к появлению s продукте черных включений и частичному разложению получаемого вещества (см. таблицу) .

Отношение N/Р и Р/Cd в продуктах нагревания осадка, полученного из растворов СИСЮд и Nay(P O@N Hy), при соотношении CdRg . Na iP> О И Н >), равном 1:3.

450

600

600

750

0.5

0;5

0,5

0,2

0 15

0,4

0,3

0,05

2,8

2,7

5 94704

Таким образом, нагревание смешанных триметафосфиматов марганца, кобальта и кадмия,до 500-700 С и выдерживание, при этой температуре в течение 1-2 ч приводит к получению конденсированных фосфатов строго стехиометрического состава.

Пример 1. 25 мл раствора хлорида марганца, содержащего 1 г

Мп2 - 4Н О, смешивают с 25 мл раст- io вора триметафосфимата натрия, содержащего 5,68 г ИаЭ (Э О И Н з) 4Ну 0 (отношение МпС8 " 4Н О: Иа (Р О N 4 ) >

A4H O = 1:3) . Полученный гомогейный раствор выдерживают при комнатной температуре в течение 6 ч. Выпавшие кристаллы отфильтровывают на фильтре

Шотта Ю 1, промывают один раз ацетон м, затем эфиром. Получают 3,64 r

Na4t1n(P> 06И Н ) ° 13Н20. Выход 853 20

Полученный осадок нагревают со скоростью 150 С/мин до 600 С и выдеро живают при этой температуре в течение

1 ч.

Данными химического анализа и хро- 25 матографии на бумаге подтверждается обра зова ни е три метафосфата марга нца состава Иа Мп(Р 00) . Получают 2,7 г.

Выход 851.

Найдено, 4: Na О 20,08; МпО 11,38; 3р

68,54

Йа Мп(Р, О )

Вычислено, б: Na<0 19,96; Мп0

11,43; Р О - 68,51.

Пример 2. 25 мл раствора хлсрида кобальта, содержащего 1 г СоСЕ > 6Н О, смешивают с 25 мл раствора триметафосфимата натрия, содержащего

1, 58 r Na (Py0 N>H ) 4Н О (отношение

СоСР2. 6Н О:Иа (P306N5H ) 4Н О

1:1). Полученный гомогенный раствор выдерживают при комнатной температуре в течение 5 ч. Выпавшие кристаллы отфильтровывают на фильтре Шотта У 1, промывают один раз ацетоном, затем эфиром. Получают 1,6 г ИаСо(Р О,,И Н. )ю к7Н О. Выход 86/.

Полученный осадок нагревают со скоростью 20ОCj мин до 700 С и выдерживают при этой температуре в течение

2 ч.

Данными химического анализа и хроматографии на бумаге подтверждается образование полифосфата кобальта состава ИаСо(Р0.5) . Получают 1,1 r.

Выход 86 .

Найдено, б: Na О 9,74; СоО 23,51;

Pg О 66,75

2 6

NaCo(PQ )

Вычислено,4: Иа О 9,72; СоО 23,49;

Р О 66,79

Пример 3. 25 мл раствора хлорида кобальта, содержащего 1 г

СоСК - 6Н О, смешивают с 25 мл раствора триметафосфимата натрия, содержащего 6, 32 г Na y (P O N H y). 4H<0 (отношение CoCe ° 6k 0: Na (P> 06N>H ) > 4 Н О = 1:4) . Полученный гомогенный раствор выдерживают при комнатной температуре в течение 4 ч. Выпавшие кристаллы отфильтровывают на фильтре Шотта И 1, промывают один раз ацетоном, затем эфиром. Получают

3 r Ма,1Со(Р 06И Н ) ° 12Н О. Выход

86 .

Полученный осадок нагревают со скоростью 20О(;/мин до 650 С и выдеро живают при этой температуре в течение 1,5 ч.

Данными химического анализа и хроматографии на бумаге подтверждено образование полифосфата кобальта состава Ма Со(РО )6 . Получают 2,25 г.

Выход 863.

Найдено, 4: Na О 19,80; СоО 12,05, Р О- 68,15

Йа,1 Со(РО )6

Вычислено, 4: Naq0 19,84;

Со0 11,99; Р О, 68,17

Пример 4. 25 мл раствора хлорида кадмия, содержащего 1 г

CdC0 2,5Н О, смешивают с 25 мл раствора триметафосфимата натрия, содержащего 8,20 г Ма (Р 06,И Н ) ° 4Н О (отношение CdCt g ° 2,5H O:Na>(P>06N>H5)" » 4Н О = 1: 5) . Смесь перемешивают при комнатной температуре в течение

1 ч. Осадок отфильтровывают на фильтре Шотта И 4, промывают три раза водой, один раз ацетоном, затем эфиром, Получают 1,9 г NaCd(P> 0H+)» и 4Н О. Выход 98 .

Полученный осадок нагревают со скоростью 20 С мин до 500 С и выдер0 живают при этой температуре в течение 2 ч.

Данными химического анализа и хроматографии на бумаге подтверждается образование триметафосфата кадмия состава NaCd(P> 09). Получают 1,6 г.

Выход 98,.

Найдено, : t4a О 8,30; CdO 34,55;

Р 0 57,25

Иа Сd (P> О> )

Вычислено, : t;а 0 8,3?; Cd0 34,48;

F 0q 57,20

Формула изобретения

Составитель В. Гподзовская

Редактор Т. Портная Техред А. Бабинец Корректор Г. Огар

Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5510/32 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 9470

Предлагаемый способ получения конденсированных фосфатов марганца, кобальта и кадмия основан на использовании нетоксичных, неагрессивных веществ. Исключение операций многократного истирания и нагрева позволяет упростить способ. Кроме того, сокращается время нагрева до 1-2 ч по сравнению с известным способом, в котором исходные компоненты нагре- 10

: вают при 700-800 С в течение 24-25 ч.

Продолжительность процесса по предлагаемому способу составляет максимум 8 ч, т.е. время, необходимое для получения смешанных конденсиро- М ванных. фосфатов марганца, кобальта и кадмия сокращено по сравнению с прототипом в 3 раза.

Предлагаемый способ йе требует многократного тщательного перетира- 2о ния реагентов, а таюрю атрогого соблюдения стехиометрического соотно.ю шения исходных компонентов и позволяет получить конденсированные фосфаты высокой степени чиртоты с достаточно 25 высоким выходом (85-984).

Полученные предлагаемым способом .соединения .могут быть использованы в качестве катализаторов, а также в . качестве матриц для активации ионами so . редкоземельных элементов.

3S

1. Способ получения конденсированных смешанных фосфатов щелочных металлов и металла, выбранного из ряда

42 8 кобальт, кадмий, марганец, включающий взаимодействие соединений этих металлов и соединения фосфора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения способа, сокращения продолжительности процесса, в качестве исходных соединений используют хлорид или кобальта, или кадмия, или марraнца и триметафосфимат натрия и процесс ведут при комнатной температуре в течение 0,5-6,0 ч с последующим нагреванием смеси до температуры 500-700 С и выдерживанием ее в течение 1-2. ч.

2, СпосоЬпоп. 1, отли чаюшийся тем, что, с целью получения смешанных триметафосфатов или марганца или кадмия исходные соединения берут в мольном соотношении хлорида металла и триметафосфимата натрия, равном 1:3-5.

3. Способ по и. 1; отличаюшийся тем, что, с целью получения смешанных полифосфатов кобальта исходные соединения берут в мольном соотношении хлорида металла и триметафосфимата натрия, равном 1:

:0,9-4.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Tordjman J., Qui О.Т. Laugt M, "Bull. Soc. fr. Mineral Cristallogr"

1970, 93, 160-165.

2. Mehrotra R.Ñ., Yyas P.Ñ., Oza С.К. - "Indiana . Chem", 1972, 10, N 7, 726-730.