Способ получения фосфатов элементов iii группы гидротермальным методом

(5 ЗОБ Т луча ют твора осфор 50 Си Ортоациер емном з 4,0 - исталтана, Выход кий,сла 9,ОСФАДРО ннои тех ки. Сущ тся к способу полшихты ортофосфаи может быть ной технике.учения ортофосфающегося растворапри температуре -20 атм. Недостэтевозможность полкий продукт с превращения и исперсности к оп ри ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Использование: в электродля акустооптической керам Изобретение относи учения кристаллической та лантана (1.аР 04) использовано в электронИзвестен способ пол та алюминия из испэря ортофосфорной кислоты 160 - 200 С им давлении 7 ком способа является н учить кристалличес максимальной степенью ределенной степенью д сталлов. Цель изобретения - получение кристаллического ортофосфата лантана для акустооптической керамики,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения ортофосфата лантаа из шихты, содержащей соединения лантана, процесс ведут из испаряющегося раствора ортофосфорной кислоты концентрацией 50 - 60 мас. при температуре 150- 250 С, Давлении жидкой фазы 0,8 - 1,5 МПа и объемном соотношении жидкой и твердой фаз 4,0 - 4,5:1,1 - 1,2,изобретения: ортофосфат лантэна по гидротермальным методом из рас твердого гидроксида лэнтана в ортоф ной кислоте при температуре 150-2 давлении жидкой фазы 0,8-1,5 МПа фосфорную кислоту берут концентр 50-60 мас. О/, и процесс ведут при обь соотношении жидкой и твердой фа 4,5:1,1-1,2, Получают однофазный кр лический ортофосфат лан применяемый в акустоэлектронике, продукта составляет 95,6;4, 1 табл. Способ осуществляется следующим образом, В фторопластовый или кварцевый реактор емкостью 1 л помещают предварительно полученную из оксида лэнтанэ при температуре 80-900 С гидроокись лантанэ. Затем заливают водный раствор ортофосфорной кислоты заданной концентрации при строго определенном обьемном соотношении жидкой и твердой фазы. Кварцевый или фторопластовый реактор помещают в специальную установку, которая герметизируется крышкой со встроенным в нее манометром и патрубком с регулировочным газовым краником. Патрубок необходим для отвода избытка паров в конденсатор, а краником задается давление жидкой фазы в системе 1 а(ОХ)з-НЗРО 4- Н 20. Процесс кристаллизации ортофосфата лантана ведут в температурном интервале 150 - 250 С. В этом интервале в состав паровой фазы над раствором ортофосфорной кислоты входит только вода, что позволяет точно, в течение всего эксперимента поддерживать постоянное объемное соотношение жидкой и твердой фазы, что необходимо для однофазового образования монокри 17739535 10 15 20 25 30 35 40 45 50 сталлов ортофосфата лантана с достаточ, ым выходом,При заданной температуре происходит растворение гидроокиси лантана и насыщение раствора ее формами, Регулируя за счет краника отвод паров воды в конденсатор, создают пересыщение раствора, результатом чего является образование монокри. сталлов ортофосфата лантана по всему обьему реактора. Возрастание пересыщения при фиксированных параметрах процесса регулируется скоростью роста кристаллов, причем с увеличением поверхности кристаллов возрастает интенсивность "выбирания" кристаллиэуемого вещества из маточного раствора. Процесс во времени протекает непрерывно и прекращается при практически полном испарении жидкой фазы в реакторе. Максимальный массовый выход монокристаллов ортофосфата лантана достигает 92 - 96,2%. Все параметры, необходимые для реализации способа, существенны с точки зрения достижения цели изобретения, При температуре ниже 150 С мала растворимость 1 а(ОН)з и реакция ее взаимодействия с ортофосфорной кислотой протекает медленно, что влияет на интенсивность процесса образования монокристаллов ортофосфата лантана, При температуре выше 250 С начинает происходить частичное испарение раствора, что нарушает процесс однофазового образования монокристаллов ортофосфата лантана. Концентрация ортофосфорной кислоты 50 - 60 мас,% в сочетании с температурой достаточна для растворения гидроокиси лантана и перехода ее в раствор. При Снз го 450 мас.% скорость растворения 1 а(ОН)з мала, что лимитирует образование насыщенного раствора. При Снз ро 460 мас,% происходит образование побочной фазы, что снижает выход основного продукта. Давление жидкой фазы в системе 1 а(ОН)з - НзРО 4 - НгО точно соответствует "граничному" давлению, при котором образуется только ортофосфат лантана, а не его метафосфат. При давлении ниже 0,8 МПа наряду с ортофосфатом лантана происходит кристаллизацияа(ОН)з, что снижает выход основного продукта.Превышение давления 1,5 МПа ведет к смещению реакции образования ортофосфата лантана в сторону кристаллизации метафосфата лантана. Отношение жидкой и твердой фазы необходимо для полноты протекания реакции взаимодействия гидроокиси лантана и ортофосфорной кислоты,а также для быстрого насыщения раствора. Таким обр зом, все указанные параметры, позволя щие реализовать предлагаемый способ взаимосвязаны и существенны с точки зрения достижения цели изобретения.Использование способа получения ортофосфата лантана обеспечивает по сравнению с известным способом следующие преимущества; надежность, воспроизводимость и высокий выход продукта (92-96,2) с размерами монокристаллов с определенной степенью дисперсности (2 - 3 мм), Способ технологичен, так как позволяет получать монокристаллы ортофосфата лантана в количествах, определяемых только физико-химическими параметрами эксперимента и емкостью используемых реакторов,П р и м е р 1. Во фторопластовый реактор емкостью 1 л помещают предварительно полученную из оксида лантана при температуре 80 - 90 С гидроокись лантана в количестве 300 г, Затем в реактор заливают водный раствор ортофосфорной кислоты концентрацией 60 мас.% при соотношении жидкой и твердой фазы 4:1,1. Реактор помещают в специальную установку, которая герметизируется крышкой во встроенным в нее манометром и патрубком с регулировочным газовым краником, с помощью которого можно создавать давление в системеа(ОН)з-НзРО 4 - Н 20. Реактор в установке нагревают до температуры 150 С, насыщают раствор в течение 48 ч, при этом давление жидкой фазы составляет 8 атм. Затем открываат краник и через патрубок отводят в конденсатор пары воды. За счет постоянного отвода части паров в конденсатор, исходный раствор пересыщается, в его обьеме происходит образование зародышей и последующий их рост в виде монокристаллов ортофосфата лантана, Выход монокристаллов составляет 92% по стехиометрическому уравнению 1 а(ОН)з+НзРО 4-ъ аРО 4+ЗН 20. Размеры монокристаллов до 2 мм,П р и м е р 2. Методика, последовательность операций и приемов аналогична примеру 1, Физико-химические параметры эксперимента: количество а(ОН)з 300 г, концентрация водного раствора 55 мас.%, отношение жидкой фазы к твердой 4;1,1,температура 200 С, давление жидкой фазы1,2 МПа. Выход кристаллов ортофосфата лантана 93,2%, размеры до 2,3 мм.П р и м е р 3, Методика, последовательность операций и приемов аналогичны примерам 1 и 2, Технологические параметРыведения процесса получения ортофосфата лантана: количество а(ОН)з 300 г, концентрация водного раствора НзРО 4 60 мас,%, отношение жидкой фазы к твердой 4:1,1, температура 250 С, давление жидкой фазы1713953 1,5 МПа, Выход кристаллов ортофосфата лантана 92,6, размеры до 3 мм,В таблице представлены основные физико-химические параметры получения монокристаллов ортофосфата лантана.Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить выход однофазового продукта и упростить получение. фосфорной кислоте при повышенной температуре и давлении, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения кристаллического ортофосфата лантана для акустооптической 5 керамики, в качестве исходной шихты используется гидроксид лантана, ортофосфорную кислоту берут концентрацией 50 - 60 мас. и процесс ведут при температуре 150 - 250 С, давлении жидкой фазы 0,8 - 1,5 10 МПа и объемном соотношении жидкой итвердой фаз 0,8-1,5 МПа и объемном соотношении жидкой и твердой фаз 4,0 - 4,5:1,1-1,2,е Формула изобретения Способ получения фосфатов элементовгруппы гидротермальным методом израствора исходной твердой шихты в ортоСоотношение жидкой и твердой азРазмерыкристаллов .э РО 4, мм Составитель О. ДимитроваТехред М.Моргентал Корректор Н, Гунько Редакторкю Заказ 3908 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, 101 140 150 150 200 200 250 250 270 0,82 0,85 0,89 1,2 1,3 1,41 1,47 1,52а(ОН)за(ОН)з .а(ОН)з .а(ОН)за(ОН)за(ОН)за(ОН)з аОНз 45 55 50 50 60 60 55 65 4,5:1,5 4,0:1,1 4,5:1,2 4,0:1,1 4,5:1,2 4,0:1,1 4,5;1,2 5,0:1,0 50,2 92,3 92,8 93,0 94,1 95,1 95,6 62,3 1,6 2,1 2,2 2,3-2,4 2,4-2.5 2,3-2,5 2,6-2,7 0,9-1,1