Способ получения высокодисперсных оксидов

(504 С ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ НИ(21 ) (22). (46) ЫСОК 71) кий инсти лем Бео универс тут лор тет ашмак рская Л.В. (53):Фф ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 4132385/31-2611.10,8630.10.88. Бюл. У 40Научно-исследовательизико-химических проского государственноим. В.И. ЛенинаФ.Н. Капуцкий, И.А.Соловьева и О.К. Кан541.451(088.8)чников Н.Т. Рическому синте(57) Изобретение относится к технологии получения высокодисперсных оксидов и позволяет снизить знергозатраты и упростить способ. Предложенный способ получения высокодисперсных оксидов металлов переменной валентности побочных подгрупп заключается в том, что проводят обработкумонокарбоксилцеллюлозы с обменной емкостью 2,7-4,0 мг.экв/г раствором сооветствующего металла с получением солевых форм монокарбоксицеллюлозы,промывку, сушку и термическое разложение ведут сжиганием на воздухе прискорости воздушного потока 0,5- .0,7 л/мин.45 Изобретение относится к технологии получения высокодисперсных оксидов, которые могут быть использованы в ка-честве катализаторов и в других об 5 ластях промышленности.Цель изобретения - снижение энергозатрат и упрощение процесса получения высокодисперсных неорганических оксидов металлов побочных групп переменной валентности за счет исключения энергоемких операций по созданию высоких температур, отказа от сложного оборудовання, способного вьдерживать высокие температуры, специальной аппаратуры для улавливания высокотоксичных газов, а также устранения дополнительных стадий по дезагрегатированию частиц.Предложенный способ осуществляет ся следующим образомП р и м е р 1. Способ получения оксида железа ГеО(о-модификации).10 г монокарбоксилцеллюлозы в виде хлопчатобумажной ткани с обменной емкостью 2,7 мг экв/г обрабатывают 0,25 н раствором хлорного железа в течение 2 ч при периодическом перемешивании, после чего образец эвакуируют из раствора, промывают 30 дистиллированной водой и сушат на воздухе. Высушенную железную соль монокарбоксилцеллюлозы сворачивают в рулон и укрепляют на штативе в вертикальном положении. Инициированное поджигание его осуществляют либо открытым источником огня, либо проволочным нагревателем при температуре красного каления, Время сгорания образца в воздушном потоке со скоростью 0,5 л/мин составляет 1 О мин, Выход оксида железа равняется 0,7 г. Состав оксида, определяемый на основе химического и рентгенографического анализа, отвечает формуле Ре 20(Ы-модификации), По данным электронной микроскопии оксид железа сохраняет текстуру исходной ткани, которая легко разрушается при небольшом механическом воздействии. При этом образуется высокодисперсный оксид железа с размером частиц не более 0,5 мкм.П р и м е р 2. Способ проводят аналогично примеру . Отличие состоит в том, что используют железную соль монокарбоксилцеллюлозы с обменной емкостью 4,0 мг. экв./г, Время сгорания железной соли монокарбоксилцеллюлозы в этом случае составляет15 мин при скорости воздушного потока 0,7 л/мин. Выход оксида железаравняется 1,1 г, Состав оксица по,данным химического и рентгенографического анализа отвечает формулеРеОз (1-модификации). Размер частиц оксида железа не более 1 мкм.П р и м е р 3. Способ полученияоксида хрома Сг О .Способ проводят по примеру 1. Вкачестве исходной соли используютхромовую соль монокарбоксилцеллюлозы. Состав оксида по данным химического и рентгенографического анализаотвечает формуле Сг Оз. Размер частиц СгО з не превышает 0,3 мкм. Время сгорания образца в воздушном потоке со скоростью 0,5 л/мин 12 мин.Выход оксида хрома равняется 0,65 г.П р и м е р 4. Способ полученияоксида меди СиО.10 г монокарбоксилцеллюлозы в виде хлопчатобумажной ткани с обменной емкостью 2,7 мг.экв/г обрабатывают О,5 н раствором ацетата меди в течение двух часов при периодическом перемешивании, после чего образец эвакуируют из раствора, промывают дистиллированной водой и сушат на воздухе. Высушенную меднуюсоль монокарбоксилцеллюлозы сворачивают в рулон и закрепляют в штативев вертикальном положении. Инициированное поджигание образца осуществляется либо открытым источником огня, либо проволочным нагревателем притемпературе красного каления. Времясгорания образца в воздушном потоке со скоростью 0,5 л/мин составляет 10 мин. Выход оксида меди равняется 0,8 г. Состав оксида по даннымрентгенографического и химическогоанализов отвечает формуле СиО. Размер частиц 0,5 мкм.П р и м е р 5. Способ аналогиченпримеру 3. Отличие состоит в том,что используют железную соль монокарбоксилцеллюлозы с обменной емкостью1,8 мг.экв/г. Скорость воздушногопотока 0,2 л/мин. Состав оксида железа по данным рентгенографическогои химического анализов отвечает Формуле РеОз. Степень дисперсностичастиц 0,4-0,5 мкм. Выход оксидажелеза 0,4 г,П р и м е р 6. Способ проводятпо примеру 3. Отличие состоит в том, 143389920 что используют железную соль монскарбоксилцеллюлозы с обменной емкостью 5,1 мг.экв/г. Скорость воздушного потока 1,1 л/мин. Как следует5из данных химического анализа в конечном образце присутствует до 3%угольного остатка, Дисперсностьчастиц полученного оксида лежит впределах 0,5-1,0 мкм,10Высокая степень дисперсности вданном способе обеспечивается выбором исходной соли, в качестве которой выступает металлзамещенная монокарбоксилцеллюлоза с обменной 15емкостью 2,7-4,0 мг. экв/г., а процесс ведут при их инициированномподжигании на воздухе при скоростивоздушного потока 0,5-0,7 л/мин,Выбор монокарбоксилцеллюлозы собменной емкостью 2,7-4,0 мг;.экв/гобусловлен тем, что при использовании монокарбоксилцеллюлозы с обмен-.ной емкостью ниже 2,7 мг.экв/г уменьшается выход целевого продукта. Увеличение обменной емкости более4,0 мг. экв/г приводит к замедлениюскорости горения и становится возможным неполное выгорание углеводнойматрицы, что ухудшает чистоту получа- З 0емого оксида.Предлагаемый интервал скорости подачи возДуха, равный 0,5-0,7 л/мин,обусловлен тем, что при скорости воздушного потока меньше 0,5 л/мин замедляется горение солей монокарбоксилцеллюлозы. При этом становитсявозможным неполное выгорание углеводной основы, т.е. снижается качествоцелевого продукта. Скорость более0,7 л/мин не приводит к улучшениюкачества целевого продукта и поэтомунецелесообразна экономически. Верхний предел скорости воздушного потока 0,7 л/мин оказывается достаточным для того, чтобы солевые формымонокарбоксилцеллюлозы с обменнойемкостью 4,0 мг.экв/г при инициированном поджигании сгорали с образованием фазы неорганического оксида. 50При дальнейшем увеличении одновременно обменной емкости и скоростивоздушного потока удается осуществить самопроизвольное горение образца (в виде беспламенного горения-тления), но помимо фазы оксида в продукте присутствует до 3 мас,% углерода из-за неполного выгорания целлюлозной основы (пример 6). Снижение обменной емкости и скорости воздуцного потока хотя и позволяет добиться полного выгоранияцеллюлсзнсй основы, но при этом ненаблюдается сдестненного повьппения дисперсности конечного продукта и выход неорганического оксиданеоправданно уменьшается (пример 5 ).Таким образом, в запредельных условиях дисперсность полученных оксидов ке отличается от предлагаемых,происходит либо уменьшение выхода(при обменной емкости Е 2,7 мг. экв/ги скорости воздушного потока( 0,5 л/мин), либо ухудшение чистотыконечного продукта при обменной емкости ) 4,0 мг, экв/г и скорости воздушного потока0,7 л/мин).Такими образом, предлагаемый способ несомненно отличается простотойи меньшей энергоемкостью по сравнению с известным. Он позволяет существенно снизить экергозатраты,так как процесс разложения солевыхформ монокарбоксилцеллюлозы послеих инициированного поджигания навоздухе протекает за счет теплоты,выделяемой при сгорании целлюлознойосновы,В газообразных продуктах сгораниясолевых форм монокарбоксилцеллюлозыотсутствуют высокотоксичные газы -аммиак, оксиды азота, пары солянойкислотыи т,д., тем самым отпадаетнеобходимость в сложном аппаратурном оформлении предлагаемого способа.Кроме того, изобретение позволяетреализовать высокую степень дисперсности целевого продукта без проведения дополнительных стадий по егодезагрегатированию. Кроме того,приинициированном поджигании образцафронт самораспространяющегося пламени и формирование фазы оксида постоянно смещается сверху вниз, темсамым время нахождения образующегося оксида в области высоких температур минимально. В этих условиях непроисходит заметного спекания образца и сохраняется его высокая степеньдисперсности.Формула изобретения оСпособ получения высокодисперсных оксидов металлов переменной валентности побочных подгрупп Периодической системы Менделеева, включающий терми1433899 ческое разложение солей, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергозатрат и упрощенияпроцесса, перед термическим разложением раствор соли соответствующего металла обрабатывают монокарбоксилцеллюлозой с обменной емкостью 2,7- 4,0 мг-экв/г,полученные солевые формы монокарбоксилцеллюлозы промывают, 5сушат, термическое раложение ведут сжиганием на воздухе при скорости воздушного потока 0,5-0,7 л/мин. Составитель М. Беляева ТехРед М,Дидык Корректор Л. Пилипенко Редактор И. СегляникЮйь Тираж 446ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 5509/24 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4