Спосіб отримання іонобмінного матеріалу на базі lі0,5mоwo3(po4)2

Винахід відноситься до області хімічної технології та стосується отримання полікристалів іонообмінного матеріалу на базі Li0.5MoWO3(PO4)2, що може використовуватись як матеріал для іонообмінних пристроїв. Найбільш близьким за технічною суттю до винаходу є спосіб отримання молібден-вольфрам монофосфату Li0.5MoWO3(PO4)2 двостадійним синтезом з використанням вакуумного обладнання /A. Leclaire, M.M. Borel, J. Charedon and S. Raveau, Nonstoichometry in the LiМо2О3(РО4)2 Structure: the molybdenotungsten monophosphate Li0.5MoWO3(PO4)2 Material Research Bulletin, Vol. 31, No. 10, pp. 1257-1262, 1996/, що передбачає змішування еквімолярних кількостей триоксиду вольфраму (WO3), триоксиду молібдену (МоО3), літієвмісного компоненту, фосфорвмісного компоненту з наступним нагріванням отриманої суміші до температури 600-700К (перша стадія), додаванням до отриманого продукту еквімолярної кількості порошку металічного молібдену (Мо) та повторне нагрівання до температури кристалізації Li0.5MoWO3(PO4)2 при 873К на протязі 100год в умовах вакууму (друга стадія) з подальшим охолодженням зі швидкістю 1град/год до 773К. Основними недоліками наведеного способу отримання іонообмінного матеріалу на базі Li0.5MoWO3(PO4)2, є тривалий час взаємодії (~300год.), низька технологічність процесу та необхідність використання вакуумного обладнання. В основу винаходу покладено завдання такого удосконалення способу отримання іонообмінного матеріалу на базі Li0.5MoWO3(PO4)2, при якому за рахунок додавання до вихідних компонентів нітрату літію (LiNO3), а також здійснення повторного нагрівання в умовах високих тисків вдається значно знизити час взаємодії (в 200 разів), а також отримати полікристалічний іонообмінний матеріал, при поліпшенні технологічності з підвищенням продуктивності процесу, а за рахунок реалізації пропонованих режимів вдається отримати полікристали із зрівноважними характеристиками. Означене завдання вирішується тим, що у способі отримання іонообмінного матеріалу на базі Li0.5MoWO3(PO4)2, який передбачає змішування еквімолярних кількостей триоксиду вольфраму (WO3), триоксиду молібдену (МоО3), літієвмісного компоненту, фосфорвмісного компоненту нагрівання отриманої суміші до температури 600-700К, додавання до отриманого продукту еквімолярної кількості порошку металічного молібдену (Мо) та повторне нагрівання до температури кристалізації Li0.5MoWO3(PO4)2, згідно винаходу при змішуванні до вихідних компонентів додають нітрат літію (LiNО3) в кількості 5-15%масс., як фосфор- та літієвмісний компоненти використовують метафосфат літію LiPO3, а повторне нагрівання до температури кристалізації іонообмінного матеріалу на базі Li0.5MoWO3(PO4)2 здійснюють при тиску не менше 5,5ГПа, а оптимальним режимом отримання іонообмінного матеріалу е нагрівання суміші при тиску з витримкою при температурі кристалізації на протязі 3040хв., а після дії тиску отриманий іонообмінний матеріал на базі Li0,5МоWО3(РО4)2 промивають киплячою водою. У запропонованому способі завдяки використанню високого тиску та додаткового введення в суміш нітрату літію (LiNO3) використання як фосформісного компоненту метафосфату літію LiРО3 стає можливим отримувати іонообмінний матеріал із легкоплавкої фосфатно-нітратної системи Li2O-P2O4-WO3-MoO3-LiNO3 при значному зменшенні часу взаємодії. Значне поліпшення технологічних умов синтезу пов'язане з особливостями фізико-хімічних процесів, що мають місце у багатокомпонентних фосфатно-вольфраматних системах, що містять оксиди вольфраму та фосфору, а також нітрати лужних металів. Процес розчинення оксидів вольфраму і молібдену (WО3, МоО3), та металічного молібдену в запропонованій системі значно прискорюється завдяки введенню нітрату літію, який з фосфорвмісним компонентом утворює легкоплавку систему, що виконує роль флюсу-окисника. Використання легкоплавкої фосфатно-нітратної системи Li2O-P2O4-WO3-MoO3-LiNO3 з подальшою обробкою продуктів взаємодії високим тиском дозволяє отримувати іонообмінний матеріал із виходом 65-75%, а реалізація пропонованих режимів додатково забезпечує отримання полікристалічного матеріалу із зрівноваженими характеристиками. Приклад. Змішують еквімолярну кількість триоксиду вольфраму (WO3) (4,64г), триоксиду молібдену МоО3 (1,44г) як фосфор- та літієвмісний компонент метафосфат літію - LiPO3 (3,44г), нітрат літію LiNO3 (1,04г), нагрівають отриману суміш до температури 650К, після чого до утвореного продукту додають порошок металічного молібдену в еквімолярній кількості 0,96г та повторно нагрівають в апараті високого тиску до температури кристалізації, яка спостерігається при 1200°С та тиску 7,7ГПа на протязі 35хв., отриманий продукт охолоджують до кімнатної температури. В результаті проведеного експерименту отримано добре сформовані циліндричні зразки кераміки, з якої після промивання киплячою водою отримано полікристалічні зразки іонообмінного матеріалу на базі Li0.5MoWO3(PO4)2. Загальний вихід іонообмінного матеріалу на базі Li0.5MoWO3(PO4)2 по відношенню до кристалоутворюючого компоненту (WO3) складає 70%. Використання низьких тисків - менше 5,5ГПа призводить до значного збільшення часу взаємодії та отримання продуктів напівреакції. Верхня межа використаних тисків в даному випадку обмежена лише технічними можливостями дослідника. Витримка при температурі кристалізації дозволяє збільшити вихід основного продукту, та отримати матеріал із більш зрівноваженими характеристиками, а промивання гарячою водою призводить до розчинення надлишкової кількості нітрату літію та отримання іонообмінного матеріалу на базі Li0.5MoWO3(PO4)2 в вигляді монофазних полікристалів.