Спосіб виготовлення нанодисперсного діоксиду цирконію

1. Спосіб виготовлення нанодисперсного діоксиду цирконію, що включає отримання гідроксосполуки цирконію, нагрівання в автоклаві, відділення одержаного продукту від рідкої фази та висушування, який відрізняється тим, що для отримання гідроксосполуки цирконію беруть цир 3 го полімеру, який потім додають до золю гідратованого діоксиду цирконію. За прототип вибрано спосіб отримання нанодисперсних порошків діокису цирконію в гідротермальних умовах [Пожидаєва О.В., Кориткова Е.Н., Романов Д.П., Гусаров В.В. «Формування нанокристалів діоксиду цирконію у гідротермальних середовищах різного хімічного складу» // ЖОХ. 2002. Т. 72. №6. С.910-914]. За цим способом спочатку отримують аморфний гель діоксиду цирконію осадженням із розчину оксихлориду цирконію. Потім аморфний гель діоксиду цирконію завантажують в автоклав, додають неорганічні мінералізатори: МеОН, MeF, МеСІ, MeBr (Me - Li+, Na+ К+), синтез відбувається при температурі 250°С і тиску 70МПа, протягом 4 годин. Одержаний продукт відділяють від рідкої фази, промивають у дистильованій воді та висушують при 110°С. Спільними ознаками зі способом, що заявляється, є отримання гідроксосполуки цирконію, нагрівання в автоклаві, відділення одержаного продукту від рідкої фази та висушування. Причинами, що перешкоджають одержанню потрібного технічного результату, є не досить вдало вибрані параметри способу, що передбачають використання чистих солей цирконію і мінералізаторів, які є недешевими реагентами. В основу корисної моделі поставлена задача у способі виготовлення нанодисперсного діоксиду цирконію шляхом зміни параметрів забезпечити розширення асортименту використання цирконового концентрату, а також зниження собівартості кінцевого продукту. Поставлена задача досягається тим, що у способі виготовлення нанодисперсного діоксиду цирконію, який включає отримання гідроксосполуки цирконію, нагрівання в автоклаві, відділення одержаного продукту від рідкої фази та висушування, згідно з корисною моделлю, для отримання гідроксосполуки цирконію беруть цирконовий концентрат, який змішують з фторидом кальцію і розчином гідроксиду натрію, нагрівають в автоклаві протягом 4-6 годин при температурі 320-330°С, відмивають тверду фазу від лугу, розчиняють при нагріванні у соляній кислоті, розчин фільтрують, у фільтрат додають розчин аміаку до повного осадження гідроксосполуки цирконію, яку промивають водою, перетворюють у суспензію, додаючи необхідну кількість дистильованої води, і нагрівають в автоклаві протягом 4-бгодин при температурі 220270°С, одержаний продукт після відділення від рідкої фази висушують при 80-100°С протягом 2-3 годин. Згідно з корисною моделлю, цирконовий концентрат, фторид кальцію і гідроксид натрію беруть у масових співвідношеннях від 1:1:5 до 1:1,5:8. Згідно з корисною моделлю, розчин гідроксиду 3 3 натрію має концентрацію від 400г/дм до 880г/дм . Для здійснення способу, що заявляється, брали цирконовий концентрат наступного складу, мас %: ZrО2 67,0 SіO2 31,4 1,5 HfO2 ТiO2 0,01 40811 4 Для розкладання цирконового концентрату брали: - фторид кальцію кваліфікації "ч" за ГОСТ 7167-77 - гідроксид натрію кваліфікації "чда" (імпортний) - соляну кислоту кваліфікації "хч" за ГОСТ 3118-77 Реакційну суміш нагрівали в автоклаві місткістю 100мл з нікелевим вкладишем. Спосіб, що заявляється, здійснюють таким чином. Наважку подрібненого до розміру частинок ≈0,05мм цирконового концентрату змішують з розрахованою кількістю фториду кальцію, висипають в автоклав, додають розраховану кількість розчину гідроксиду натрію. Масові співвідношення цирконового концентрату, фториду кальцію і гідроксиду натрію у реакційній суміші від 1:1:5 до 1:1,5:8. Закривають автоклав і нагрівають до 320-330°С протягом 4-6 годин. Гарячий автоклав охолоджують у воді, відкривають і переносять реакційну суміш на фільтр. Осад промивають порціями гарячої води. До вологого осаду додають розчин соляної кислоти і нагрівають до його розчинення. Одержаний розчин фільтрують для очищення від нерозчинних домішок, до фільтрату додають розчин NН3 до повного осадження гідроксосполуки цирконію. Осад фільтрують, промивають на фільтрі дистильованою водою до негативної реакції на хлорид-іони. Промитий осад гідроксосполуки цирконію перетворюють у суспензію, додаючи необхідну кількість дистильованої води, і нагрівають в автоклаві протягом 4-6 годин при температурі 220270°С. Гарячий автоклав охолоджують у воді, відкривають і відділяють отриману суспензію наночастинок від грубіших частинок на фільтрі. Потім наночастинки відділяють від рідкої фази центрифугуванням протягом 30 хвилин при 4000об/хв. і висушують при 80-100°С протягом 2-3 годин. Одержують білий порошок, що складається з нанорозмірних частинок, що мають розміри в межах від 50 до 100нм. Технічним результатом способу, що заявляється, є зниження собівартості одержаного нанодисперсного диоксиду цирконію, тому що за способом-прототипом беруть товарний продукт оксихлорид цирконію, який набагато дорожчий, ніж цирконовий концентрат Далі можливість здійснення способу, що заявляється, підтверджується такими прикладами конкретної реалізації. Приклад 1 Наважку подрібненого цирконового концентрату масою 5г змішують з 5г фториду кальцію, висипають в автоклав з нікелевим вкладишем, додають 45мл розчину гідроксиду натрію з масовою 3 концентрацією 600г/дм . Співвідношення маси цирконового концентрату до маси фториду кальцію і гідроксиду натрію становило 1:1:5. Герметизують автоклав і нагрівають його до 320°С, витримують при цій температурі протягом 6 годин. Потім гарячий автоклав охолоджують водою до ≈50°С, відкривають і відділяють тверду фазу від рідини на фільтрі. Осад декілька разів промивають невеликими порціями гарячої дистильованої води. Воло 5 40811 гий осад переносять у стакан з розчином соляної кислоти і нагрівають до його розчинення. Розчин фільтруванням очищають від нерозчинних домішок. До кислого розчину додають водний розчин аміаку до повного осадження гідроксосполуки цирконію. Осад відфільтровують, промивають на фільтрі дистильованою водою до негативної реакції на хлорид-іони. Промитий осад гідроксосполуки цирконію перетворюють у суспензію, додаючи необхідну кількість дистильованої води, і нагрівають 6 в автоклаві протягом 6 годин при температурі 220°С. Гарячий автоклав охолоджують у воді, відкривають і відділяють отриману суспензію наночастинок від грубіших частинок на фільтрі. Потім наночастинки відділяють від рідкої фази центрифугуванням протягом 30 хвилин при 4000об/хв. і висушують при 100°С протягом 3 годин. Одержують білий порошок, що складається з нанорозмірних частинок, що мають середній розмір в межах 90нм. Таблиця № прик. 1 2 3 4 Розкладання цирАвтоклавний синтез Співвідношення компонентів, конового концентСередній рознаночастинок мас. ч. Концентрація рату мір наночас3 NaOH, г/дм тинок. нм тривалість, тривалість, концентрат CaF2 NaOH Т, °С Т, °С год. год. 1 1 5 600 320 6 220 6 90 1 1 5 400 330 4 270 4 75 1 1 5 500 320 5 250 5 56 1 1.5 8 880 320 6 230 6 50 Приклади 2-4 Одержання проводили аналогічно прикладу 1, за винятком того, що змінювали співвідношення компонентів та параметри способу. Відповідні числові дані для цих прикладів наведено у прикладах 2 - 4 таблиці. Наведені приклади підтверджують досягнення поставленої задачі: розширення асортименту використання цирконового концентрату, а також зниження собівар Комп’ютерна верстка О. Рябко тості кінцевого продукту (нанодисперсного диоксиду цирконію), бо для його одержання беруть цирконовий концентрат, ціна якого істотно менша, ніж товарного продукту - оксихлориду цирконію. Спосіб, що заявляється, здійснюється на стандартному обладнанні, не потребує дефіцитних реагентів і може бути використаний для виготовлення нанодисперсного диоксиду цирконію. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601