Спосіб отримання монокристалів монофосфатних молібден-вольфрамових бронз лужних металів

Спосіб отримання монокристалів монофосфатних молібден-вольфрамових бронз лужних металів, який передбачає змішування вихідних порошкоподібних компонентів, які містять порошки карбонату лужного металу, дипдроортофосфату Винахід відноситься до області хімічної технологи та стосується отримання значних за розмірами монокристалів монофосфатних молібденвольфрамових бронз лужних металів складу МІ4(\Л/іхМохОз)2гп(РО2)4 (МТ = Li, Na, К, Rb, Cs) де 0,05 < x < 0,584, m = 2 - 10, а саме ЛІТІЄВОГО представника з х - 0,2 m = 4 и Li4(Wo8Moo20 що можуть використовуватись як напівпровідникові матеріали, а також як датчики тиску та температури Найбільш близький за технічною суттю до винаходу спосіб отримання монокристалів монофосфатних молібден-вольфрамових бронз лужних металів - двостадійний синтез /Benmoussa A, Giroult J Р, Labbe Ph , Raveau В Two new members of a series of monoclmic sodium phosphate tungsten bronzes NaxP4Os(WO3)2m NaxP4W8O32 (m = 4) and І\ІахР4\Л/8Оз2 (m = 6) Acta crystallogr - 1982 - C40 - № 4 - p 573 - 576/, який передбачає змішування вихідних порошкоподібних компонентів, що містять порошки карбонату лужного металу, дипдрофосфату амонію, триоксиду вольфраму, триоксиду молібдену та металічного молібдену у мольному співвідношенні згідно молекулярної формули М4(\Л/о8МОо20з)8(Р02)4 (М' = Ll, Na, K, Rb, Cs) здійснення їх синтезу при високих БРОНЗ амонію, триоксиду вольфраму, триоксиду молібдену та металічного молібдену у мольному співвідношенні згідно з молекулярною формулою МІ(\Л/ а8 Мо 0і 2Оз)8(РО 2 )4 , де М1 = Li, Na, K, Rb, Cs, здійснення їх синтезу при високих температурах, який відрізняється тим, що синтез здійснюють в середовищі розчину-розплаву компонентного складу карбонат лужного металу (0,1100 - 0,1116 моль), дипдроортофосфат амонію (0,075 - 0,085 моль), триоксид вольфраму (0,068 - 0,074 моль), триоксид молібдену (0,088 - 0,093 моль) при температурі 973 - 1273 К у відкритих умовах протягом 10-15 годин температурах, при цьому синтез проводять у дві стадії на першій суміш нагрівають до температури 773К, на другій - спікають при температурах 1323 1383К із стехіометричною КІЛЬКІСТЮ металічного молібдену в умовах анаеробності (вакуумовані кварцеві ампули) на протязі 5 - 6 діб Основними недоліками наведеного способу отримання монокристалів монофосфатних молібден-вольфрамових бронз лужних металів є довготривалість, необхідність створення вакуумного середовища, досить високі температури синтезу, багатостадійність процесу, низька технологічність і великі енергозатрати Використання вище наведеного способу отримання монокристалів монофосфатних молібденвольфрамових бронз також ускладнюється процесами спікання, що мають місце при високих температурах та труднощами з розділенням конгломератів, які утворюються та виявляють значну хімічну інертність, не розчиняючись в концентрованих розчинах кислот та лугів навіть при нагріванні Як правило, за таким способом вдається отримати переважно зростки, двійники та віскерси тобто кристали низької якості з незначними ЛІНІЙНИМИ розмірами до 0,1 х 1,0мм В основу винаходу поставлено завдання такого удосконалення способу отримання монокриста ю ю 51245 токомпонентних розчин-розплавах лужно - фосфал їв монофосфатних молібден-вольфрамових тномолібдатної природи Застосування відкритої бронз лужних металів, а саме M4(Wi 1 системи дозволяє прискорити процес окиснення (М = Li, Na, К, Rb, Cs) де 0,05 < хМохОз)2гп(РО2)4 металу в сольовому розплаві, в той час як викориx < 0,584, m = 2 - 10, при якому за рахунок здійсстання низькотопкого молібденвмісного флюсу нення синтезу у середовищі пропонованого роззнижує температуру взаємодії та завдяки розчинчин-розплаву при значному зниженні температуррозплавній кристалізації дозволяє вирощувати них границь синтезу та часу взаємодії, виключення ЯКІСНІ кристали монофосфатних молібденвикористання вакуумного обладнання, забезпечувольфрамових бронз лужних металів з достатньо ється можливість отримання якісних монокристависоким виходом лів значних розмірів (3,0 х 4,0 х 2,0мм), поліпшенПриклад 1 ня технологічності, підвищення продуктивності Змішували порошки карбонату ЛІТІЮ, дипдроопроцесу і зменшення енергозатрат ртофосфату амонію, триоксиду вольфраму, триокПоставлене завдання вирішується тим, що у сиду молібдену та порошок металічного молібдену способі отримання монокристалів монофосфатних з розмірами часток 3 - 7мкм згідно з молекулярною молібден-вольфрамових бронз лужних металів, формулою LufWo эМоо гОзЫРОгК отримано суякий передбачає змішування вихідних порошкопоміш, яку потім нагрівали в порцеляновому тиглі на дібних компонентів, які містять карбонат лужного протязі 12год при температурі 1173К в середовиметалу, дипдрофосфат амонію, триоксид вольфщі розчин-розплаву карбонату ЛІТІЮ (0,1108 моль), раму, триоксид молібдену та металічний молібден дипдроортофосфату амонію (0,0800 моль), триокз розмірами часток 3 - 7мкм, у ВІДПОВІДНОСТІ З мосиду вольфраму (0,071 моль), триоксиду молібделекулярною форМуЛОЮ M^fWo 8МОо 2Оз)2т(РО2)4, ну (0,0905моль) В подальшому після завершення згідно винаходу, синтез здійснюють в середовищі процесу (12год) розчин-розплав декантують, а розчин-розплава компонентного складу карбонат отримані монокристали літієвої монофосфатної лужного металу (0,1100 - 0,1116 моль), дипдроормолібден-вольфрамової бронзи складу тофосфат амонію (0,075 - 0,085 моль), вищий оксид вольфраму (0,068 - 0,074 моль) та вищий окІ_І4(\Л/о8МОо20з)8(Р02)4 ВІДМИВЗЮТЬ ВІД ЗЗЛИШКІВ розчин-розплаву концентрованим водним розчисид молібдену (0,088 - 0,093 моль) при температуном лугів Значна частина отриманих в такий спорі 973 - 1273К у відкритих умовах протягом 1 0 - 1 5 сіб кристалів має ЛІНІЙНІ розміри 3 х 4 х 2мм Загагодин льний вихід кристалів по відношенню до У запропонованому способі завдяки викорискристалоутворюючих компонентів складає не метанню як середовища синтезу монокристалів монше 40 - 45% Аналогічні показники було досягнуто нофосфатних молібден-вольфрамових бронз лужпри використанні, також катіонів Na, К, Rb, Cs, що них металів пропонованого розчин - розплаву, свідчить про однотипну поведінку в даних середоз'являється можливість швидко отримувати моновищах всіх 5-ти лужних металів кристали значних розмірів за невеликі проміжки часу без використання вакуумного обладнання Спосіб було здійснено також при граничних Значне поліпшення технологічних умов синтезу значеннях температурних режимів (п 2 - 3) пов'язано з особливостями фізико-хімічних процеДані зведено в таблицю сів, що мають місце у високотемпературних багаТаблиця Об'єкт Тривалість № Температура випробусинтезу, п/п синтезу, К вань год Склад компонентів розчинрозплаву, моль 1* 2* 3* 4* ЛІНІЙНІ розміри монокристалів, мм 1 Пропонований спосіб 1173 10,0-11,0 0,1108 0,0800 0,071 0,0905 3,0x4,0x2,0 2 973 13,0-15,0 0,1100 0,070 0,068 0,0880 2,0x3,5x1,7 1273 10,0-11,0 0,1050 0,085 0,077 0,0909 2,8x3,5x1,7 3 Атомсфера синтезу відкрита система відкрита система відкрита система Примітки 1 1* М'2СО3 (М = Li, Na, K, Rb, Cs), 2* NH4H2PO4, 3* WO3, 4* МоОз Як видно з таблиці, саме при пропонованих режимах відбувається отримання якісних монокристалів монофосфатних молібден - вольфрамових бронз лужних металів розмірами 3,0 х 4,0 х 2,0мм протягом значного зменшення часу в 10 - 45 разів, без використання вакумного обладнаная Спосіб також було здійснено при граничних значеннях температурних режимів Так нижче 933К взаємодія не спостерігалася взагалі при будь яких граничних співвідношеннях компонентів розчинрозплаву За температур 1373Кта вище при компонентному складі розчин-розлава М'гСОз (М1 = Li, Na, К, Rb, Cs) (0,1116 моль), NH4H2PO4 (0,075 моль), WO 3 (0,076 моль), МоО3 (0,0930 моль) спостерігалася втрата системою оксиду фосфору (V) та перехід в гетерогенний стан, утворення кристалів низької якості, що пов'язано із значним прискоренням процесу взаємодії 51245 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71