Способ получения купратов щелочно-земельных металлов

, и др. Крих сверхпроетрических300, МЗ,техническим решевляется способ полГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Институт структурной макАН СССР(56) 1. Тез 3 се С.3, Мциег А.К. еаИ 9 еп). Сйеп)., 1970, Вб 379. Я, 12. Быков А.Б., Демьянец Л,Исталлизация высокотемпературньводимых материалов из нестехиомрасплавов, ДАН СССР, 1988,с, 611 - 613. Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к способам получения купратов щелочноземельных металлов, которые могут быть использованы для синтеза высокотемпературных сверхп роводников (ВТСП).Известен способ получения купратов щелочноземельных металлов, в частности купрата стронция ЯГСо 202, включающий смещение свежеприготовленных оксйдов стронция ЯгО и меди Со 20 в эквимолярном соотношении, размещение оксидов в бомбу и выдержку смеси в атмосфере аргона при 700-800 С в течение не менее 10 ч 11.Способ отличается длительностью процесса, сложен в аппаратурном оформлении, требует предварительного получения оксидов; ЯгО получают из Яг(ОН)28 Н 20 отжигом при 500 С в вакууме; Си 20 получают восстановлением водного раствора ацетата меди гидразингидратом.Наиболее близкимнием к заявляемому я(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КУПРАТОВ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ (57) Сущность изобретения: получение купратов щелочноземельных металлов общей формулы МеСо 202, где Ме - щелочноземельный металл, путем нагрева смеси, содержащей пероксид щелочноземельного металла и металлической меди, до 300- 600 С в атмосфере аргона и/или азота и осуществления процесса горения смеси до выделения целевого продукта,учения купрата щелочноземельного металла, в частности купрата бария ВаСц 2 О 2, включающий нагрев эквимолярной смеси исходных компонентов ВаО и Си 20 в вакуумированной медной ампуле до 800 С и выдержку смеси в течение 20 ч до полного реагирования исходных компонентов 2,Недостатком этого способа является длительность процесса, высокая температура синтеза и сложйость используемого оборудования,Целью изобретения является упрощение способа получения купрата щелочноземельного металла.Цель достигается тем, что способ получения купратов щелочноземельных металлов общей формулы МеСо 202, где Ме - Са, Яг, Ва включает приготовление исходной смеси компонентов из пероксида щелочно- земельного металла и меди, нагрев смеси до 300 - 600 С в инертной атмосфере аргона и/или азота с последующим проведением процесса в режиме горения,Сущность способа заключается в следующем.Готовят смесь из пероксида одного изщелочноземельных металлов; Са 02, Зг 02или Ва 02 с порошком меди в мольном соотношении 1:2. Смесь помещают в замкнутыйреакционный объем, заполняют его инертным газом; аргоном и/или азотом, при этомв качестве замкнутого реакционного объемаможет служйть вакуумная печь или реактор 10самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), затем осуществляют нагрев смеси до 300 - 600 С споследующим йроведением процесса в режиме горения, 15Проведение процесса в режиме горения осуществляют двумя путями. В первомслучае смесь исходных компонентов нагревают до температуры воспламенения смеси, во втором случае нагрев проводят до 20температуры ниже температуры воспламенения смеси с дополнительным инициированием процесса горения,Так, температура воспламенения смесиВаОг+2 Сц составляет 450 С, поэтому пер-, 25вый путь: нагрев смеси до 450 С, смесь воспламеняется и осуществляется процессгорения с образованием ВаСц 202; второйпуть; нагрев смеси ведут до 400 С, т.е. дотемпературы ниже температуры воспламенения, и проводят инициирование процессагорения локальным воспламенением смесивольфрамовой спиралью.Использование пероксидов щелочноземельных металлов любой марки, которые 35служат одновременно источником кислорода и щелочноземельного металла позволяют проводить процесс в инертнойатмосфере с использованием меди, а неСц 20 в отличие от известных способов, не 40накладывает жестких требований к чистотеисходных компонентов, что упрощает процесс. Йагрев смеси ниже 300 С недостаточен для проведения процесса, а выше 600 Сусложняет процесс и не влияет на чистоту 45целевого продукта.В качестве исходных компонентов могут быть использованы пероксиды и медь.марок: "Ч", "ХЧ", технической чистоты, дисперсностью до 100 мкм и инертные газы 50(аргон и азот) марки "Ч". Соотношение азотав смеси с аргоном мало влияет на процесс,однако экспериментально установлено егооптимальное соотношение, равное по объему 1:1. 55Проведение процесса в инертной атмосфере способствует повышению выходацелевого материала и его содержанию впродукте синтеза, Проведение процесса навоздухе приводит к образованию купрата состава ВаСц 02 за счет увеличения общего содержания кислорода, что снижает выход целевого материала и его содержание в продукте синтеза, Снижение выхода целевого продукта усложняет процесс, т,к. требуется необходимость дополнительной очистки продукта.П р и м е р 1, Готовят смесь в количестве 100 г из исходных компонентов 1 М Ва 02 и 2 М Сц, засыпают на дно реакционного объема печи, заполняют его аргоном, включают нагрев до 450 С, при этой температуре в объеме реакционного объема начинается воспламенение смеси и осуществляется процесс в режиме горения с образованием ВаСц 202. После прохождения синтеза ( 5 мин), содержимое реакционного объема охлаждают и продукт извлекают, Общее время синтеза 30 мин. Целевой продукт представ-. ляет собой легкоизмельчаемую пористую массу светлого цвета, по данным рентгенофазового анализа соответствует ВаСц 202, изоструктурный ЯгСц 202. Содержание основного вещества по данным химического анализа 99,5%.П р и м е р 2. Смесь примера 1 нагревают до 400 С и инициируют проведение процесса горения локальным воспламенением смеси подачей электрического тока на вольфрамовую спираль. Общеерремя синтеза 20 минут. Содержание основного вещества ВаСц 202 составляет 99,6%.П р и м е р 3. Смесь в количестве 100 г из 1 м Са 02+2 М Сц помещают в реактор СВС, заполняют объем реактора смесью аргона с 50 об.% азота до давления 3 атм, нагревают объем до 300 С и инициируют процесс горения в смеси подачей кратковременного тока на вольфрамовую спираль. Время синтеза 20 мин. Целевой продукт представляет собой фазовочистый СаСц 202, с содержанием основного вещества 99,3% и изоструктурный с ЯгСц 202.П р и м е р 4. То же, что и в 3, но проведение процесса в режиме горения осуществляют нагревом смеси до 600 С в атмосфере аргона. При указанной температуре в смеси происходит объемное горение с образованием фазовочистого СаСц 202. Общее время синтеза 40 мин. П р и м е р 5. Смесь в количестве 100 г из 1 МЗг 02+2 м Сц помещарт в реактор СВС и под давлением азота в 1 атм проводят нагрев смеси до 500 С при которой начина/ется объемное горение и процесс образования фазовочистого ЯгСц 202 осуществляется в режиме горения. Общее время синтеза 40 мин. Содержание основного вещества составляет 99,2%,1768515 Составитель А, ПересадаТехред М.Моргентал Корректор Н. Тупица Редактор Заказ 3616 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101/ П р и м е р 6. Как в примере 5, но нагрев смеси проводят до 350 С и при этой температуре проводят инициирование смеси с последующим проведением процесса в режиме горения. Общее время синтеза 1 ч, 5 Содержание основного продукта 99,4 ф. Аналогично описанным примерам может быть получен также купрат магния (МЯ СН 202). 10Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет упростить способ получения купратов щелочноземельных металлов за счет сокращения времени синтеза до 20-60 мин по сравнению с 20 часами для 15 известного способа и температуры процесса до 300 - 600 С, позволяет снизить энерго- затраты и получать целевой материал высокой степени чистоты. Формула изобретения Способ получения купратов щелочноземельных металлов общей формулы МеСцгОг, где Ме - щелочноземельный металл, включающий нагрев эквимолярной смеси, содержащей соединения щелочноземельного металла и медьсодержащий компонент, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса, снижения энергозатрат при одновременном сохранении качества получаемого продукта, в качестве соединения щелочноземельного соединения используют пероксиды щелочноземельных металлов, а в качестве медьсодержащего компонента -металлическую медь, смесь нагревают в атмосфере аргона и/или азота до 300 - 600 С и осуществляют процесс горения смеси до выделения целевого продукта,