|
(21), (22) Заявка: 2002108601/02, 04.04.2002
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
04.04.2002
(45) Опубликовано: 27.02.2004
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
LATROCHE М. и др. Solid State Chem. – 1989, v.81, № 1, с. 78-82. RU 2021384 C1, 15.10.1994. US 4939038, 03.07.1990. ЕР 0158187 А1, 16.10.1985. ЕР 0388348 А1, 19.09.1990.
Адрес для переписки:
656099, г.Барнаул, пр. Ленина, 61, комн.801, Алтайский государств. университет, отдел информ., Н.А. Богатыревой
|
(72) Автор(ы):
Котванова М.К., Перов Э.И.
(73) Патентообладатель(и):
Алтайский государственный университет
|
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНОЙ ТИТАНОВОЙ БРОНЗЫ
(57) Реферат:
Изобретение относится к способам получения неорганических соединений и может быть использовано в препаративных целях, производстве типографских красок и абразивных материалов. Сущность изобретения заключается в использовании для получения оксидной титановой бронзы экзотермической реакции взаимодействия оксида титана (IV), металлического титана, гидроксида меди (II) и иодида калия, рубидия или цезия, при этом реагенты берут в мольном соотношении ТiO2: Ti: Cu(ОН)2:MI=1:1:2:(0,2-0,5). Экзотермическую смесь сжигают в токе инертного газа. Продуктами горения являются оксидные бронзы или составов К0,06ТiO2, RbxTiO2 или CsxТiO2 (0,06 x 0,13). Способ позволяет снизить затраты электроэнергии, исключить взрывоопасность. 1 табл.
Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к способам получения неорганических соединений, может быть использовано в препаративных целях, производстве типографских красок и абразивных материалов.
Оксидные титановые бронзы представляют собой двойные оксиды переменного состава с каркасной структурой. Атомы щелочного металла занимают позиции в пустотах матричной решетки ТiO2. Образование оксидной титановой бронзы из TiO2 связано с понижением степени окисления титана, причем содержание атомов щелочного металла эквивалентно содержанию титана (III).
Известны способы получения калий-титановых бронз путем электролиза расплава К2О и ТiO2 (1:2) при 990-1020oС или нагреванием металлического калия с ТiO2 в Ni-трубке при 1250oС в вакууме (Latroche М., Brohan L., Marchand R. J. Solid State Chem., 1989, v.81, Nol, p.78-82. Способы II, III).
Недостатками указанных способов являются сложное аппаратурное оформление и значительные затраты электроэнергии.
Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности (прототипом) является способ получения калий-титановых бронз восстановлением дититаната калия К2Тi2О5 водородом при температуре 900oС (Latroche М., Brohan L. , Marchand R. J. Solid State Chem., 1989, v.81, Nol, p.78-82. Способ I).
Недостатками этого способа являются большие затраты электроэнергии, а также использование в качестве восстановителя взрывоопасного газообразного водорода.
Техническим результатом изобретения является снижение затрат электроэнергии и исключение использования взрывоопасного восстановителя.
Технический результат достигается способом получения оксидной титановой бронзы путем восстановления оксида титана (IV) при нагревании, согласно изобретению процесс восстановления ведут в режиме горения в присутствии металлического титана, гидроксида меди (II) и избытка иодида калия, рубидия или цезия, при этом реагенты берут в мольном соотношении ТiO2:Ti:Сu(ОН)2:MI= 1:1:2:(0,2-0,5).
Экзотермическую смесь реагентов, содержащую металлический титан и гидроксид меди (II), а также оксид титана (IV) и иодид щелочного металла, (MI) поджигают нагретой электрической спиралью и ведут восстановление оксида титана (IV) в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в использовании для получения бронзы экзотермической реакции взаимодействия гидроксида меди (II) с металлическим титаном. Восстановление оксида титана (IV) ведут в режиме горения в присутствии металлического титана, гидроксида меди (II) и избытка иодида калия, рубидия или цезия, при этом реагенты берут в мольном соотношении TiO2:Ti:Cu(OH)2:MI=1:1:2:(0,2-0,5).
Отличительными признаками заявляемого изобретения являются проведение синтеза бронзы в режиме горения экзотермической смеси TiO2+Ti+Cu(OH)2+MI, а также использование в качестве восстановителя иодида калия, рубидия или цезия.
Процесс восстановления иодидом калия протекает согласно уравнению реакции ТiO2+Ti+2Cu(OH)2+0,12KI–>2К0,06ТiO2+2Сu+0,06I2+2Н2O.
Присутствие в смеси оксида титана (IV) уменьшает экзотермичность процесса и предотвращает разбрызгивание продуктов синтеза.
Иодид рубидия или иодид цезия, взятые вместо иодида калия, дают при восстановлении рубидиевую или цезиевую бронзу соответствующего состава.
Осуществление изобретения достигается при выполнении технологических операций в следующей последовательности. Компоненты смеси перемешивают, прессуют таблетки диаметром 1,5 см и высотой 1,5 см и сжигают в токе инертного газа, инициируя горение нагретой электрической спиралью. Полученную оксидную бронзу отделяют от металлической меди флотацией.
Предлагаемый способ испытан в лабораторных условиях и его применимость иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Берут 8,00 г оксида титана (IV), 4,80 г порошка металлического титана, 19,60 г гидроксида меди (II) и 3,30 г иодида калия, перемешивают и прессуют таблетки диаметром 1,5 см и высотой 1,5 см. Экзотермическую смесь сжигают в токе инертного газа, инициируя горение нагретой электрической вольфрамовой спиралью. Продукт высокотемпературного синтеза (по данным рентгенофазового и химического анализов) – оксидная калий-титановая бронза состава К0,06ТiO2.
Пример 2. В условиях примера 1, но с навеской иодида калия 8,20 г проводят синтез в режиме горения. Продукт синтеза – калий-титановая бронза состава К0,06ТiO2.
Пример 3. В условиях примера 1, но с навеской иодида калия 10,00 г, горение экзотермической смеси протекает неполностью.
Пример 4. Берут 5,30 г оксида титана (IV), 3,20 г порошка металлического титана, 13,00 г гидроксида меди (II) и 2,87 г иодида рубидия, перемешивают и прессуют таблетки диаметром 1,5 см и высотой 1,0 см. Экзотермическую смесь сжигают в токе инертного газа, инициируя горение нагретой электрической вольфрамовой спиралью. Продукт высокотемпературного синтеза – оксидная рубидий-титановая бронза состава RbxTiO2 (0,06 x 0,13).
Пример 5. Берут 5,30 г оксида титана (IV), 3,20 г порошка металлического титана, 13,00 г гидроксида меди (II) и 3,40 г иодида цезия, перемешивают и прессуют таблетки диаметром 1,5 см и высотой 1,0 см. Экзотермическую смесь сжигают в токе инертного газа, инициируя горение нагретой электрической вольфрамовой спиралью. Продукт высокотемпературного синтеза – оксидная цезий-титановая бронза состава CsxTiO2 (0,06 х 0,13).
Пример 6. В условиях примера 1, но с уменьшенной навеской гидроксида меди (II) 18,60 г, выделяющегося тепла недостаточно для протекания процесса в режиме горения.
Пример 7. В условиях примера 1, но с увеличенной навеской гидроксида меди (II) до 30,40 г, взаимодействие протекает с большим выделением тепла и разбрызгиванием продуктов синтеза.
Соотношение реагентов TiO2: Ti:Cu(OH)2=1:1:2 задается уравнением экзотермической реакции (стр. 2). При содержании гидроксида меди менее 2 моль наблюдается недогорание (пример 6), при увеличении навески Сu(ОН)2 до содержания более 2 моль синтез сопровождается интенсивным разбрызгиванием продуктов (пример 7). Избыток иодида щелочного металла (в пределах 0,2-0,5 моль) не препятствует синтезу в режиме горения (примеры 1-5). Содержание иодида щелочного металла менее 0,2 моль не позволяет получать оксидные бронзы заданного состава.
Результаты рентгенографического исследования оксидных титановых бронз, полученных в примерах 1-5, приведены в таблице.
Формула изобретения
Способ получения оксидной титановой бронзы путем восстановления оксида титана (IV) при нагревании, отличающийся тем, что процесс восстановления ведут в режиме горения в присутствии металлического титана, гидроксида меди (II) и избытка иодида калия, рубидия или цезия, при этом реагенты берут в мольном соотношении ТiO2:Ti:Cu(OH)2:MI=1:1:2:(0,2-0,5).
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 05.04.2005
Извещение опубликовано: 20.05.2006 БИ: 14/2006
|
|