Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНЫХ СИСТЕМ ОБЩЕЙ ФОРМУЛЫ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНЫХ СИСТЕМ ОБЩЕЙ ФОРМУЛЫ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНЫХ СИСТЕМ ОБЩЕЙ ФОРМУЛЫ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Способ получения оксидных систем общей формулы MexAlyMnzOt включает синтез гидроксосодержащего соединения и последующий его термолиз, причем синтез осуществляют путем обработки водным раствором перманганата щелочного металла интеркаляционного соединения общей формулы Men+z/nAnZ-2 z/n Al(OH)3·m H2O, где Me - никель или литий, An - анион непредельной или оксикислоты, n - заряд металла, z - заряд аниона, m - количество молекул воды. Полученную при этом твердую фазу отделяют фильтрацией, промывают водой, а затем подвергают трмическому расложению при 600С. 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2006466
Класс(ы) патента: C01G1/02, B01J20/06
Номер заявки: 4931949/26
Дата подачи заявки: 29.04.1991
Дата публикации: 30.01.1994
Заявитель(и): Новосибирский государственный университет им.Ленинского комсомола; Институт химии твердого тела и переработки минерального сырья СО АН СССР
Автор(ы): Исупов В.П.; Бакчинова Е.И.
Патентообладатель(и): Институт химии твердого тела и переработки минерального сырья СО РАН
Описание изобретения: Изобретение относится к способам получения сложных оксидных систем, содержащих Al и Mn и применяемых в качестве сорбентов, катализаторов и т. д.
Известен керамический способ получения Me-Al-Mn оксидных систем путем спекания смесей соответствующих оксидов или карбонатов [1] . Недостатком указанного способа является значительная длительность процесса нагревания исходных веществ для обеспечения достаточной гомогенизации продукта. Следует также отметить сложность подготовительной стадии, включающей получение тонких порошков оксидов или карбонатов и их смешение.
Наиболее близким к заявляемому является способ получения оксидных систем, представляющий собой совместное осаждение Me, Al, Mn гидроксидов из раствора соответствующих солей по реакции
x Me Xn + y Al X3 + z Mn x2 + (nx + 3y + 2z) NaOH ->
-> MexAlyMnz(OH)(nx+3y+2z) + (nz + 3y + +2z) NaX, где Х = Cl, NO3 с последующим термическим разложением [2] . Способ включает следующие стадии:
Растворение солей (хлоридов или нитратов).
Смешение растворов в небольших соотношениях.
Добавление щелочи с контролем рН.
Отделение твердой фазы от жидкой (фильтрование).
Промывка и сушка твердой фазы.
Термическое разложение при Т ≥ 600оС.
Недостатками указанного способа являются:
- большое количество стоков, которые необходимо утилизировать, а именно при получении из раствора соответствующих солей оксидной системы состава Mexn+AlyMnzO<> выделится (nx + 3y + 2z) моль NaCl (NaNO3).
- плохая окристаллизованность образующегося сложного гидроксида приводит к плохой фильтруемости осадка и трудностям при промывке, а именно необходимости использовать большие количества промывных вод и сложности отделения твердой фазы от этого большого количества жидкости.
- необходимость контроля рН при добавлении щелочи, т. к. при отклонениях рН от заданного возможно неполное осаждение гидроксидов и получение продуктов другого состава.
Целью изобретения является устранение недостатков, а именно уменьшение количества стоков и упрощение схемы получения оксидных систем. Это достигается путем окисления интеркаляционных соединений гидроксида алюминия, содержащих анионы карбоновых кислот Men+z/n Anz-z/n˙ 2Al(OH)3 ˙mH2O (где Me = Li, Ni, a An = анион непредельной или оксикислоты) водными растворами KMnO4 с последующим термическим разложением образующихся твердых продуктов при 600оС. Исходные соединения Nez/n Anz- z/n ˙2Al(OH), ˙mH2O легко могут быть получены из гидроксида алюминия и соли соответствующей карбоновой кислоты Men+z/nAnz-.
Было впервые экспериментально показано, что интеркаляционные соединения гидроксида алюминия, содержащие анионы непредельных или оксикислот, способны окисляться водными растворами перманганатов, при этом в твердой фазе наблюдается гомогенно распределенный Mn. Этот результат является в значительной степени неожиданным, т. к. можно было бы ожидать образование отдельной фазы MnO2. Механизм процесса окисления не ясен, но можно предположить, что перманганат Me проникает внутрь твердого тела, далее происходит реакция окисления органики и восстановления перманганат-иона, причем образующийся Mn фиксируется внутри твердого тела в виде небольших кластеров MnO2, гомогенно распределенных по твердой фазе. Последующее термическое разложение окисленного интеркалята, содержащего Mn, на воздухе приводит к выжиганию органики, удалению воды и образованию Me-Al-Mn оксидной системы.
П р и м е р 1. 0,5 г интеркаляционного соединения, имеющего формулу Li2 (C4H2O4) ˙4Al (OH)3 ˙m H2O (где С4Н2O42-анион малеиновой кислоты) обрабатывается 20 мл перманганата калия (0,1 н. раствор) при комнатной температуре в течение нескольких минут. Затем твердая фаза отделяется фильтрованием, промывается водой, высушивается на воздухе. Последующее термическое разложение при ≥ 600оС приводит к продукту следующего состава Li2 Al4 Mn0,21 O7,21, что подтверждается данными химического анализа.
П р и м е р 2. 0,8 г интеркаляционного соединения, имеющего формулу Li2 (C4H4O6) ˙4Al (OH)3 ˙m H2O (где C4H4O62-анион винной кислоты) обрабатывается 10 мл перманганата калия (0,1 н. раствор) при комнатной температуре в течении 4 ч. Затем твердая фаза отделяется фильтрованием, промывается водой, высушивается на воздухе. При последующем термическом разложении при 600оС получают продукт состава: Li2 Al4 Mn0,16 O7,16.
П р и м е р 3. 0,5 г интеркаляционного соединения, имеющего формулу 0,14 Ni (C4H2O4) ˙2Al (OH)3 ˙m H2O (где С4Н2О42-анион малеиновой кислоты) обрабатывается 2 мл перманганата натрия (0,1 н. раствор) при комнатной температуре в течении нескольких минут. Твердый продукт отделяется фильтрованием, промывается водой, высушивается на воздухе. Последующее термическое разложение приводит к продукту следующего состава: Ni0,14 Al2 Mn0,01 O3,15.
П р и м е р 4. 0,5 г интеркаляционного соединения формулы Li2(C6H4O4) ˙4Al (OH)3 ˙m H2O, где С6Н4О42-анион муконовой кислоты, обрабатывается 10 мл перманганата калия (0,1 н. раствор) при комнатной температуре в течении нескольких минут. Твердый продукт обрабатывают по примеру 1. При последующем термическом разложении получают продукт состава Li2Al4Mn0,25O7,12, что подтверждается данными химического анализа.
П р и м е р 5. 2 г интеркаляционного соединения формулы Li3(C6H5O7)˙ 4Al (OH)3 ˙m H2O, где С6Н5О73-анион лимонной кислоты, обрабатывается 50 мл перманганата калия (0,1 н. раствор) при комнатной температуре в течении суток. Твердый продукт обрабатывается по примеру 1. При термическом разложении получен продукт состава Li2Al3,5Mn0,3O6,6, что подтверждается данными химического анализа.
Образцы, полученные в результате термического разложения, исследовались методом РФА. Рентгенограммы показывают, что полученные оксидные системы являются хорошо окристаллизованными и представляют собой соединения типа шпинели, содержащие Li, Al, Mn (Ni, Al, Mn). Отсутствие фазы диоксида марганца MnO2 свидетельствует о хорошей гомогенизации продуктов.
В таблице приведено сопоставление количества стоков, образующихся при получении оксидных систем по способу-прототипу и по заявляемому способу.
Как видно из таблицы, количество стоков, образующихся при получении Me-Al-Mn оксидных систем по заявляемому способу, существенно меньше, чем количество стоков, образующихся при получении систем того же состава по методу-прототипу.
Таким образом, при использовании интеркаляционных соединений гидроксида алюминия для получения Me-Al-Mn оксидных систем:
- устраняются стадии (1-4) - растворение солей, их смешение, добавление щелочи с контролем рН, а также фильтрование плохо фильтрующихся осадков Me-Al-Mn гидроксидов.
- из-за лучшей окристаллизованности интеркаляционных соединений, использующихся для получения Me-Al-Mn оксидных систем, операции отделения твердой фазы от жидкой осуществляются существенно легче. (56) 1. Семенов Н. Н. и др. О низкотемпературной модификации алюмината лития. В кн. Редкие щелочные металлы. Новосибирск, 1967, с. 100.
2. Япония, в/з N 63-62546, кл. B 01 J 20/06, 1988.
Формула изобретения: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНЫХ СИСТЕМ ОБЩЕЙ ФОРМУЛЫ
MexAlgMnzOt,
где Me - никель или литий;
x = 0,14 - 2;
y = 2 - 4;
z = 0,01 - 0,21;
t = 3,15 - 7,21,
включающий синтез гидроксосодержащего соединения и последующий его термолиз, отличающийся тем, что, с целью уменьшения количества стоков и упрощения процесса, синтез гидроксосодержащего соединения проводят путем обработки водным раствором перманганата щелочного металла интеркаляционного соединения общей формулы
Mez / n n+An z-2z / n / Al(OH)3˙mH2O ,
где Me - никель или литий;
An - анион непредельной или оксикислоты;
n - заряд металла;
Z - заряд аниона;
m - количество молекул воды.