Способ получения конденсированных смешанных фосфатов щелочных металлов и металла, выбранного из ряда: кобальт, кадмий, марганец

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскмкСоциалистическихРеспублик и 947042(51)М. Кл. С 01 В 25/38 3 Ьвудэретвккиык квнитет СССР ио делан иаабретеиий и аткрцтий. д 1 Гтттъто1 ВЙВЧЖКм ри иГфлОрдена Ленина институт общей и неорганичим. Н,С, Курнакова АН СССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СМЕШАННЫХ ФОСФАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ И МЕТАЛЛА, ВЫБРАННОГОИЗ РЯДА КОБАЛЬТ, КАДМИЙ, МАРГАНЕЦ 10 ч 121,1Изобретение относится к способу получения конденсированных фосфатов д-элементов, в частности, марганца, кобальта и кадмия, используемых в качестве катализаторов, а также в качестве матриц для активации ионами редкоземельных элементов.Известен способ получения конденсированных фосфатов при взаимодейст-, вии окислов или карбонатов д-элемента и щелочного металла с фосфорной кислотой, взятой в избытке, при 450 С с последующей отмывкой продукта водой и сушкой 11.Этот способ требует применения чрезвычайно химически активного вещества - фосфорной кислоты и использования в связи с этим специальныхматериалов (стеклоуглерода) и длительной отмывки продукта от избытка фосфорной кислоты. Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемо му результату является способ получения смешанных конденсированных фос. фатов Мп + Ге ц;+ С 2.+ 7 п-+И , включающий отжиг стехиометри 2.+ческих количеств соединений д-элементов (окислов или оксалатов) и фосфатов аммония (ЙНф)хНР 04 и натрияйаН 2 РО 4 при 700-800 С в течение 1516 ч, Затем продукт охлэждают и под Овер гает даль нейшей терми чес кой обработке при 700-800 С в течение Однако получение смешанных конденсированных фосфатов по этому способу требует многократного растиранияпродукта нагревания для получения гомогенного продукта; кроме того, требуется строгое соблюдение стехиометрического соотношения исходных компонентов;Целью изобретения является упрощение способа и сокращение продолжительности процесса, 3 94704Поставленная цель достигается способом получения конденсированных смешанных фосфатов, включающим взаимодействие растворов хлоридов с 1-элемен"тов и триметафосфимата натрия при перемешивании в течение 0,5-6 ч при ком-натной температуре с последующим нагреванием полученных осадков до температуры 500-700 С и вцдерживаниемпри этой температуре в течение 1-2 ч. 1 оЦелесообразно при получении полифосфатов кобальта МаСо(РО) иМа+Со(РО)д исходные соединения братьв мольном соотношении хлорида кобальта к триметафосфимату натрия, равном 1:0,9-4,Для получения смешанных тримета- .фосфатов марганца или кадмияМа 1 Мп(РО) или МаСО(Р О) исходныесоединейия берут в мольном соотношении хлорида металла и триметафосфимата натрия, равном 1:3-5.Выбор соотношений исходных соединений является оптимальным. Большиесоотношения нецелесообразны, так какпроисходит большой расход исходныхсоединений. При меньших отношенияхобразуется фазы переменного состава,при нагревании которых не происходитобразования смешанных конденсированных фосфатов строго стехиометрического состава.1Так, при соотношении М С 1Ма(РОМН ), меньше чем 1:3, образуются осадки переменного составаМах И (Р О МН ) гях (О сХ 1 ), где М"Ип, Со, Сд. 2 4В случае соотношения СоММах(РОЬИНх), меньшем чем 1:0,31,1, также образуются осадки переменного состава, содержащие хлорМасо(Р О 6 МН,)СЕ .Время взаимодействия в смеси ИЮМа(РО,МН) - НО определяется скоростью достижения равновесия, которое,устанавливается в течение 0,5-1 ч.Увеличение длительности процесса свыше 1 ч не приводит к изменению продукта реакции. Время перемешиванияменьше 0,5 ч ведет к образованию фазпеременного состава.Время взаимодействия в смесяхСоСЯ 2, - Ма(РОМН) - Н 20 и МпС 8 Ма(Рэ 06 МН) " Н О (4-б ву) определяется по количеству выпавшего осадка. Выдерживание смеси меньше 4 чприводит к образованию очень незначительного количества осадка ( 101 Я),Выбор температурного интервалаосновывается на том, что при температуре ниже 500 С продукт нагреваниясодержит азот, что ведет к загрязнению образующихся конденсированныхфосфатов; нагревание вещества выше700 С приводит к появлению в продукте черных включений и частичному разложению получаемого вещества (см,таблицу),Отношение М/Р и Р/Сд в продуктахнагревания осадка, полученного израстворов СОСЮд и Ма(РОМН),при соотношении ИСС . Йа( Р О И Н ),равном 1;3,5 94704Таким образом, нагревание смешанных триметафосфиматов марганца, кобальта и кадмия,до 500-700 С и выдерживание, при этой температуре в течение 1-2 ч приводит к получению конденсированных фосфатов строго стехиометрического состава.П р и м е р 1. 25 мл растворахлорида марганца, содержащего 1 гМпй. 4 НО, смешивают с 25 мл раст овора триметафосфимата натрия, содержащего 5,68 г Иа(РОИН) 4 Ну,О(отношение МпСЯ" 4 НО:Иа(РОИ Н ) хл 4 Н 20 = 1;3), Полученный гомогейныйраствор выдерживают при комнатной 15температуре в течение 6 ч. Выпавшиекристаллы отфильтровывают на фильтреШотта Ю 1, промывают один раз ацетон:м, затем эФиром. Получают 3,64 гМа Мп(Р 06 ИНЭ)13 Н 20. Выход 853. 2 оПолученный осадок нагревают соскоростью 15 оС/мин до 600 С и выдероживают при этой температуре в течение1 ч,Данными химического анализа и хроматографии на бумаге подтверждаетсяобразование триметафосфата марганцасостава ИаМп(Р ОО), Получают 2,7 г,Выход 85.Найдено, 4: Иа 0 20,08; МпО 11,38; зоРО 68,54Йайп(Р 0)Вычислено, Ж; Иа 0 19,96; МпО11,43; Р О - 68,51,П р и м е р 2. 25 мл раствора хлсрида кобальта, содержащего 1 г СоСРфхбНО, смешивают с 25 мл растворатриметафосфимата натрия, содержащего1,58 г Иа(Р 014 Н) 4 НО (отношениеСоСР 2 6 НО:ИаЭ(РЗОБИ 5 НЭ) 4 Н 201:1). Полученный гомогенный растворвыдерживают при комнатной температурев течение 5 ц, Выпавшие кристаллы отфильтровывают на фильтре Шотта У 1,промывают один раз ацетоном, затемэфиром. Получают 1,6 г ИаСо(Р 05 И Н. )юк 7 НО. Выход 861.Полученный осадок нагревают соскоростью 20 С/ мин до 700 С и выдерживают при этой температуре в течение2 ч.50 Данными химического анализа и хроматографии на бумаге подтверждается образование полифосфата кобальта состава ИаСо(Р 0.5), Получают 1,1 г,55 Выход 86/.Найдено, I: Иа 0 9,74; СоО 23,51 Р О 66,75 2 6Иа Со(РО )Вычислено 4: Мао 9 72 Соо 23 49Р 0 66,79 П р и м е р 3. 25 мл растворахлорида кобальта, содержащего 1 гСоСГ 6 Н О, смешивают с 25 мл раствора триметафосфимата натрия, содержащего 6,32 г Иа(Р 06 ИН) 4 НО (отношение СоСС6 НО: ИаР О ИН )4 Н 0 = 1:4). Полученный гомогенный раствор выдерживают при комнатной температуре в течение 4 ч. Выпавшие кристаллы отфильтровывают нафильтре Шотта У 1, промывают одинраз ацетоном, затем эфиром. Получают3 г Иа,1 Со(Р 0 И Н )12 Н О. Выход863,Полученный осадок нагревают соскоростью 20 О(;/мин до 650 С и выдероживают при этой температуре в течение 1,5 ц.Данными химического анализа и хроматографии на бумаге подтверждено образование полифосфата кобальта состава МаСо(РО)6 . Получают 2,25 г,Выход 863.Найдено, 4: Иа 0 19,80; СоО 12,05,Р 2 0 63,15Иа,1 Со(РО)Вычислено, Ж: Иа 20 19,84;СоО 11,99; Р О, 68,17П р и м е р 4, 25 мл растворахлорида кадмия, содержащего 1 гСОСО,2 2,5 Н О, смешивают с 25 мл раствора триметафосфимата натрия, содержащего 8,20 г Ма(РОфН) 4 НО(отношение СОСГо2, 5 НО: Иа(Р 06 МН )х4 Н 0 = 1:5). Смесь перемешиваютпри комнатной температуре в течение1 ч, Осадок отфильтровывают на фильтре Шотта Ю 4, промывают три раза водой, один раз ацетоном, затем эфиром, Получают 1,9 г ИаСд(РЭ 06 И Н )и 4 НО. Выход 983.Полученный осадок нагревают соскоростью 20 С мин до 500 С и выдерживают при этой температуре в течение 2 ч.Данными химического анализа и хроматографии на бумаге подтверждаетсяобразование триметафосфата кадмиясостава ИаСО(Р 09), Получают 1,6 г,Выход 98:.Найдено, /: 14 а 0 8,30; СТО 34,55;Р 057,25ИаСс 1 (Р ОО)Вычислено, : 1,а 0 8,32; СОО 34,48;РО 57,20,формула изобретения Составитель В. ГоодзовскаяРедактор Т. Портная Техред А, Бабинец Корректор Г. Огар Тираж 509 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Заказ 5510/32 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 9470Предлагаемый способ получения конденсированных фосфатов марганца, кобальта и кадмия основан на использовании нетоксичных, неагрессивных веществ. Исключение операций многократного истирания и нагрева позволяет упростить способ. Кроме того, сокращается время нагрева до 1-2 ч по сравнению с известным способом, в котором исходные компоненты нагре вают при 700-800 С в течение 24-25 ч.Продолжительность процесса по предлагаемому способу составляет максимум 8 ч, т.е. время, необходимое для получений смешанных конденсиро ванных. фосфатов марганца, кобальта и кадмия сокращено по сравнению с прототипом в 3 раза.Предлагаемый способ йе требует многократного тщательного перетира О ния реагентов, а таюпатрогого соблюдения стехиометрического соотнофщения исходных компонентов и позволяет получить конденсированные фосфаты высокой степени чиртоты с достаточно 25 высоким выходом (85-984).Полученные предлагаемым способом .соединения .могут быть использованы в качестве катализаторов, а также в качестве матриц для активации ионами 5 О редкоземельных элементов. 351. Способ получения конденсированных смешанных фосфатов щелочных металлов и металла, выбранного из ряда 42 8кобальт, кадмий, марганец, включающий взаимодействие соединений этихметаллов и соединения фосфора, о тл и ч а ю щ и й с я тем что, сцелью упрощения способа, сокращенияпродолжительности процесса, в качестве исходных соединений используют хлорид или кобальта, или кадмия,или марганца и триметафосфимат натрия и процесс ведут при комнатнойтемпературе в течение 0,5-6,0 ч с последующим нагреванием смеси до температуры 500-700 С и выдерживаниемее в течение 1-2, ч.2, Способ по и. 1 о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью получения смешанных триметафосфатов илимарганца или кадмия исходные соединения берут в мольном соотношении хлорида металла и триметафосфимата натрия, равном 1:3-5,3, Способ по и. 1; о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью получения смешанных полифосфатов кобальта исходные соединения берут в мольном соотношении хлорида металла итриметафосфимата натрия, равном 1::0,9-4 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе