Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в качестве рентгеноконтрастных веществ в рентгенологии, а также для получения люминофоров, активных сред лазеров, пигментов. Сущность изобретения: материал включает по крайней мере один оксид элемента M2O3, выбранного из группы оксидов трехвалентных элементов, где M - Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, La, Bi, In, Rh, Sb, Ga 50-55, Ta2O5 или Ta2O5 и Nb2O5 остальное до 100%. Смесь оксидов соответствующих трехвалентных элементов гомогенизируют, отжигают при температуре 1000 - 1300oC, при этом ступенчато поднимают температуру на 50oC с выдержкой при каждом повышении в течение 8 - 10 ч, перед каждым повышением температуры проводят гомогенизацию смеси. 2 с.п. ф-лы, 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

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: 2097361
Класс(ы) патента: C04B35/01, C04B35/64
Номер заявки: 93016396/03
Дата подачи заявки: 31.03.1993
Дата публикации: 27.11.1997
Заявитель(и): Зуев Михаил Георгиевич; Фотиев Альберт Аркадьевич
Автор(ы): Зуев Михаил Георгиевич; Фотиев Альберт Аркадьевич
Патентообладатель(и): Зуев Михаил Георгиевич; Фотиев Альберт Аркадьевич
Описание изобретения: Изобретение относится к неорганической химии, в частности к керамическому материалу и способу его получения, пригодному для применения в рентгенологии и может быть использовано в качестве рентгеноконтрастного вещества для диагностики гортани, трахеи, бронхов, полостных образований, пищеварительного тракта, мочевых и желчных путей, а также для получения люминофоров, активных сред лазеров, пигментов и т.п.
Известно применение порошка металлического тантала для бронхографии (Сергеев П. В. Свиридов Н.К. Шимановский Н.Л. Рентгеноконтрастные средства, М. Медицина, 1980, с.217). Однако, его недостаток состоит в низком коэффициенте поглощения энергии рентгеновского излучения (а) в интервале энергий, применяемых в рентгенодиагностике и, следовательно, невысокой контрастности. Кроме того, из-за темного цвета он плохо виден на слизистой.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому материалу является состав неорганического наполнителя, содержащий различные комбинации, например, оксидов La2O3, SrO, Gd2O3, Y2O3, Ta2O5 (Патент США N 4714721, C 04 B 35/01, 1987). Частицы наполнителя могут находиться в материале в виде, например, прокаленного продукта или смеси исходных компонентов. Этот наполнитель может использоваться в качестве рентгеноконтрастного вещества. Соотношение исходных компонентов в известном наполнителе следующее, вес. Gd2O3 1 - 31,0; SrO 7 32,0; La2O3 0 18; сумма оксидов Gd2O3 + SrO + La2O3 24,0 40,0. Здесь пропорция Gd2O3 и/или La2O3, и/или SrO может частично замещаться до 5 вес. например, по меньшей мере одним из оксидов Y2O3 или Ta2O5.
Недостатком этого материала является низкий коэффициент поглощения рентгеновского излучения (а) керамического материала в интервале энергий 15 - 150 кэВ.
Известен также способ получения соединений MTaO4, где M - редкоземельный элемент (Соединения редкоземельных элементов. Цирконаты, гафнаты, ниобаты, танталаты, антимонаты. М. Наука, 1985, с.87-89). По известному способу исходные оксиды прессуют и отжигают при температуре 1250oC в течение 70 ч или 1500oC в течение 48 ч. Причем отжиг прессованных образцов проводится в 2 3 стадии с промежуточной гомогенизацией через каждые 10 20 ч отжига.
Недостатком известного способа является получение материала в виде таблеток, следствием чего является невозможность нанесения его на ткани организма.
Технический результат предлагаемого изобретения повышение коэффициента поглощения рентгеновского излучения (а) керамического материала в интервале энергий 15 150 кэВ, что приводит к увеличению его контрастности или интенсивности люминесценции.
Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата предлагается керамический материал, содержащий по крайней мере один оксид M2O3, выбранный из группы оксидов трехвалентных элементов, где M Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, La, Bi, In, Rh, Sb, Ga, и Ta2O5 или Ta2O5 и Nb2O5, при следующем соотношении компонентов, моль.
M2O3 50 55
Ta2O5 или Ta2O5 и Nb2O5 - остальное до 100,
что соответствует эмпирическим формулам
M1±xTaa1±xO4±x (1)
или
M1±x(Ta1-yNby)1+/-xO4+/-x
где 0≅x≅0,1
0≅y≅0,1
и способ его получения, который заключается в получении керамического материала на основе оксида элемента M2O3, выбранного из группы оксидов трехвалентных элементов, где M Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, La, Bi, In, Rh, Sb, Ga, и Ta2O3 или Ta2O5 и Nb2O5, и включает гомогенизацию смеси оксидов соответствующих трехвалентных элементов, отжиг полученной смеси, охлаждение до комнатной температуры, причем материал имеет следующее соотношение компонентов, мол.
M2O3 50 55
Ta2O5 или Ta2O5 и Nb2O5 - остальное до 100
отжиг ведут при температуре 1000 1300oC, при этом ступенчато поднимают температуру отжига на 50oC и выдерживают при каждом ступенчатом повышении температуры 8 10 ч, при этом перед каждым повышением температуры отжига проводят промежуточную гомогенизацию смеси.
В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен керамический материал на основе оксидов M2O3, Ta2O5 или Ta2O5 и Nb2O5 в заявленном соотношении, а также способ его получения.
Предлагаемый способ состоит в следующем. Исходную смесь, состоящую по крайней мере из одного оксида трехвалентного элемента, выбранного из группы Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, La, Bi, In, Rh, Sb, Ga и оксида тантала или оксида тантала и оксида ниобия, взятых в следующем соотношении компонентов, мол.
M2O3 50 55
Ta2O5 или Ta2O5 и Nb2O5 - остальное до 100
тщательно гомогенизируют в шаровой мельница, увлажняя смесь этиловым спиртом, затем помещают в алундовый тигель или тигель из благородного металла и отжигают на воздухе при температуре 1000 1300oC при этом ступенчато поднимают температуру на 50oC и выдерживают при каждом ступенчатом повышении температуры 8 10 ч, причем перед каждым последующим повышением температуры проводят промежуточную гомогенизацию смеси. После отжига образцы вынимают из печи и произвольно охлаждают до комнатной температуры. Полноту получения конечного продукта контролируют рентгенофазным (РФА) и химическим (ХА) анализами. Выход равен 100% Коэффициент поглощения рентгеновского излучения (а) в интервале энергии 15 150 кэВ измеряют следующим способом. Готовят мишени с поверхностной плотностью порошков 55 мг·см-2. Напряжение на трубке 60 кВ. Используют алюминиевый фильтр-фантом толщиной 22 мм. Величина a (10 1)/10, где 10 интенсивность падающего на мишень излучения, 1 интенсивность излучения, прошедшего через мишень. Измерения проведены на шестипульсном аппарате. Средний размер частиц определяют фотоседиментационным анализом прибором фирмы "Фрич".
Способ иллюстрируется следующими примерами
Пример 1. Берут 5,00 г Ce2O3 и 6,09 г Ta2O5, тщательно гомогенизируют в шаровой мельнице с 2 мл этилового спирта в течение 30 мин. Смесь помещают в алундовый тигель и ставят в печь. Отжигают на воздухе при температуре 1000oC в течение 9 ч, затем тигель вынимают из печи и охлаждают на воздухе до комнатной температуры. Затем смесь снова гомогенизируют в шаровой мельнице 30 мин с добавлением 2 мл этилового спирта, помещают в тигель, ставят в печь, поднимают температуру печи на 50oC вплоть до температуры 1300oC, которая является конечной температурой отжига. По данным ХА получают материал состава, моль% Ce2O3 - 52, Ta2O5 48. По данным РФА структура материала моноклинная. Коэффициент поглощения в интервале энергий 15 150 кэВ a 0,29 0,46; средний размер частиц 19 мкм. Выход 100%
Пример 2. Берут 5,00 г Pr2O3 и 6,06 г Ta2O3 и обрабатывают как в примере 1. Получают материал состава (моль%): Pr2O3 52, Ta2O5 48. Структура моноклинная. Коэффициент поглощения a 0,29 0,46, средний размер частиц 18 мкм.
Примеры 3 59 представлены в таблице. Условия получения как в примере 1.
Примеры 17 48 (см. табл.) показывают свойства граничных составов, полученных, как в примере 1.
Примеры 49 52 (см. табл.) показывают свойства материала, содержащего сочетания оксидов M2O3. Условия получения как в примере 1.
Для доказательства существенности заявленного интервала содержания компонентов в составе материала и условий его получения приведены нижеследующие примеры.
Пример 60. Берут 3,00 г La2O3 и 9,49 г Ta2O3 и обрабатывают, как в примере 1. Получают материал состава, моль% La2O3 30, Ta2O3 70. Однако этот материал имеет коэффициент поглощения 0,20 0,23, т.е. менее контрастный, чем предлагаемый. Кроме того, он разлагается в воде при температуре человеческого тела. Структура представляет собой смесь гексогональной, моноклинной и ромбической структур.
Пример 61. Берут 6,00 г Y2O3 и Ta2O5 и обрабатывают как в примере 1. Получают материал моль Y2O3 - 70; Ta2O5 30. Однако, этот материал имеет коэффициент поглощения равный 0,19 0,22. Следовательно, этот материал менее контрастный, чем предлагаемый. Структура представляет собой смесь гексагональной, моноклинной и кубической структур. Кроме того, материал разлагается в воде при температуре человеческого тела.
Пример 62. Берут 5,00 г Ce2O3 и Ta2O5 и обрабатывают как в примере 1, но начальная температура отжига 900oC. Получают материал Ce2O3 52; Ta2O5 48 моль но коэффициент поглощения a 0,20 0,25. Следовательно, материал менее контрастный, чем полученный по предлагаемому способу.
Пример 63. Берут 5,00 г Ce2O3 и 6,09 г Ta2O5 и обрабатывают, как в примере 1, но конечная температура отжига 1400oC. Получают материал моль Ce2O3 52; Ta2O5 - 48, имеющий свойства как в примере 1. Однако при этом происходит перерасход энергии.
Пример 64. Берут 5,00 г Ce2O3 и 6,09 г Ta2O5 и обрабатывают, как в примере 1. Но ступенчатое повышение температуры ведут через 100oC. Получают материал, моль Ce2O3 52; Ta2O5 48. Коэффициент a 0,20 0,25. Следовательно, он менее контрастный, чем полученный по предлагаемому способу.
Пример 65. Берут 5,00 г Ce2O3 и 6,09 г Ta2O5 и обрабатывают, как в примере 1, но конечный отжиг проводят в течение 6 ч. Получают материал, моль Ce2O3 52; Ta2O5 48. Коэффициента a 0,20 0,25. Следовательно, он менее контрастный, чем полученный по предлагаемому способу.
Пример 66. Берут 5,00 г Ce2O3 и 6,09 г Ta2O5 и обрабатывают, как в примере 1, но конечный отжиг проводят в течение 15 ч. Получают материал моль Ce2O3 52; Ta2O5 - 48, имеющий свойства, как в примере 1, но при этом происходит перерасход электроэнергии.
Пример 67. Берут 5,00 г Ce2O3 и 6,09 г Ta2O5 и обрабатывают, как в примере 1, но после отжига при 1000oC не проводят гомогенизацию смеси. Получают материал, моль Ce2O3 52; Ta2O5 48. Коэффициент a 0,20 0,25. Следовательно, он менее контрастный, чем полученный по предлагаемому способу.
Другие примеры приведены в таблице.
Формула изобретения: 1. Керамический материал на основе по крайней мере одного оксида элемента M2O3, выбранного из группы оксидов трехвалентных элементов, где M Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, La, Ri, In, Rh, Sb, Ga и Ta2O5 или Ta2O5 и Nb2O5, отличающийся тем, что состав материала имеет следующее соотношение компонентов, мол.
M2O3 50 55
Ta2O5 или Ta2O5 и Nb2O5 - Остальное до 100%
2. Способ получения керамического материала на основе по крайней мере одного оксида элемента M2O3, выбранного из группы оксидов трехвалентных элементов, где M Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, La, Bi, In, Rh, Sb, Ga и Ta2O5 или Ta2O5 и Nb2O5, включающий гомогенизацию смеси оксидов соответствующих трехвалентных элементов, отжиг полученной смеси, охлаждение до комнатной температуры, отличающийся тем, что состав материала имеет следующее соотношение компонентов, мол.
M2O3 50 55
Ta2O5 или Ta2O5 и Nb2O5 - Остальное до 100%
отжиг ведут при температуре 1000 1300oС, при этом ступенчато поднимают температуру отжига на 50oС и выдерживают при каждом ступенчатом повышении температуры 8 10 ч, причем перед каждым повышением температуры отжига проводят промежуточную гомогенизацию смеси.