Спосіб отримання карбоксилату металу з використанням нанотехнології

1. Спосіб отримання карбоксилату металу з використанням нанотехнології, заснований на отриманні наночастинок металу електроннопроменевим випаровуванням і конденсації металу у вакуумі, осадженні наночастинок на підкладку і взаємодії карбонової кислоти з металом при нагріванні і інтенсивному перемішуванні, який відрізняється тим, що як підкладку використовують кристали карбонової кислоти, а взаємодію карбонової кислоти з металом здійснюють при розчиненні підкладки у воді. U 2 (19) 1 3 При синтезі карбоксилатів використовують розчинники, добавки води і каталізатори або синтез проводять в розплаві при високій температурі (200-240°С). Використання високих температур призводить до отримання неякісного продукту у вигляді грудок. У зв'язку з цим методи синтезу карбоксилатів металів залишаються складними, енергоємними, екологічно небезпечними, характеризуються утворенням екологічно небезпечних мінералізованих стічних вод, мають малий вихід цільового продукту. Особливо великі труднощі виникають при отриманні карбоксилатів платинових металів, срібла, золота. Відомий спосіб отримання карбоксилату (ацетату) родію (II) (Журнал неорганической химии. 1966, - т. 1. - С. 2583-2586) шляхом розчинення 12г Н3RhСІ6 в суміші 8-10мл концентрованої оцтової кислоти, 30-40мл води і 10-12мл етанолу і нагрівання протягом декількох годин. Розчин зеленого кольору, що утворився, фільтрують від металу, що виділився, і випарюють до невеликого об'єму, концентрат витримують в холодильнику, фільтрують кристали темно-зеленого кольору, промивають їх невеликою кількістю ацетону і висушують у вакуумі. Вихід: не більше 40%. Отримання карбоксилату (ацетату) родію (II) за цим способом супроводжується виділенням металу, а при тривалому нагріванні - утворенням неідентифікованих сполук родію (III). Основними недоліками є низький вихід цільового продукту, забруднення кінцевого продукту домішками металу і побічних продуктів, а також необхідність проведення процесу у вузьких інтервалах температури, концентрації і тривалості нагрівання внаслідок залежності результату реакції від цих параметрів. Відомий спосіб отримання карбоксилату (ацетату) родію (II) (Inorganic Chemistry. -1963.- v.2 - p. 960-962) шляхом розчинення суспензії 10,0 г Rh(ОН)3 Н2О в 400мл крижаної оцтової кислоти при тривалому кип'ятінні з одержанням розчину глибокого смарагдового кольору. Потім кислоту відганяють спочатку на водяній бані, потім при нагріванні до 120°С. Залишок кілька разів екстрагують киплячим ацетоном до припинення фарбування екстракту. Гарячий екстракт швидко фільтрують на скляному фільтрі і концентрують до 1,3 вихідного об'єму. Концентратор витримують у холодильнику. Темно-зелені кристали, що випали, відокремлюють фільтрацією, промивають охолодженим ацетоном. Отриманий аддукт [Rh(ОСОСН3)2 (СН3)2СО]2 сушать при 110°С. Вихід [Rh(OCOCH3)2]2 - близько 50%. Основними недоліками відомого способу є його багатостадійність, низький вихід цільового продукту і необхідність використання значних кількостей органічних реагентів, зокрема горючих і вибухонебезпечних, таких як ацетон. Відомий спосіб отримання кобальтових солей багатоатомних карбонових кислот включає взаємодію між водними розчинами натрієвої солі суміші багатоатомних карбонових кислот і кобальтовою сіллю мінеральної кислоти з подальшою фільтрацією і промивкою осаду, в якому після фільтрації первинного осаду у фільтрат вводять 56188 4 осаджувач, вибраний з групи Н2С2О4, Na2C2CO4, Nа2СО3, NaOH в кількості 110-120% від стехіометрично необхідного. Отриманий об'єднаний осад піддають термообробці при температурі 180-220°С протягом 0,3-0,5 годин (Патент России №2194033. Способ получения кобальтовых солей многоатомных карбоновых кислот. МПК С07С 53/126. Опубл. 2002.12.10). Недоліком способу є низька продуктивність. Відомий спосіб отримання карбоксилатів металів взаємодією вищих карбонових кислот і оксидів металів при нагріванні і інтенсивному перемішуванні, при цьому процес проводять у присутності неіоногенних ПАР в кількості 0,050,1мас.% по відношенню до маси карбонової кислоти, після завантаження компонентів в реактор вводять паровий конденсат (воду) з температурою 90±5°С (4-6 кратний надлишок по масі до карбонової кислоти), після чого температуру реакційної маси піднімають не вище 70°С і процес ведуть не більше 120 хвилин. В якості оксидів металів використовують оксиди Са, Ва, Zn, Mg, Cd, Pb або їх суміші (Заявка России №2001120652. Способ получения карбоксилатов металлов. МПК С07С 51/41. Опубл. 2004.02.20). Недоліками способу є низька продуктивність, а також необхідність проведення процесу у вузьких інтервалах температури, концентрації і тривалості нагрівання внаслідок сильної залежності результату реакції від цих параметрів. Відомий спосіб отримання карбоксилатів металів взаємодією карбонової кислоти і гідроксиду металу у водно-органічному середовищі при нагріванні і інтенсивному перемішуванні. При цьому вищі насичені карбонові кислоти або їх суміші піддають взаємодії з гідроксидами або оксидами металів II, IV груп Періодичної системи елементів (Са, Ва, Zn, Cd, Mg, Pb) або їх сумішами в такому співвідношенні вихідних реагентів - кислота: основа(оксид) = 2:1, і процес проводять на межі розділу фаз «тверде тіло - рідина» за два ступені у присутності спирту-диспергатора в кількості 0,11,0мас.% (по відношенню до маси насичених карбонових кислот) при двоступінчатому підйомі температури в реакційній зоні, на першій ступені реакційну суміш нагрівають до температури не вище 50°С і витримують не більше 30 хвилин, на другій ступені реакційну суміш нагрівають до температури не вище 70°С і витримують не більше 180 хвилин (Заявка России №2001120655. Способ получения карбоксилатов металлов. МПК С07С 53/126. Опубл. 2003.06.27). Основними недоліками способу є низький вихід цільового продукту, а також необхідність проведення процесу у вузьких інтервалах температури, концентрації і тривалості нагрівання внаслідок сильної залежності результату реакції від цих параметрів. Відомий спосіб отримання карбоксилатів металів з використанням нанотехнології, заснований на отриманні колоїдного розчину наночастинок металів, наночастинок оксидів металів і наночастинок гідроксидів металів диспергуванням металевих гранул імпульсами електричного струму у воді, взаємодії карбонової кислоти з наночастинками 5 56188 металів, оксидів металів, гідроксидів металів у водно-органічному середовищі при нагріванні і інтенсивному перемішуванні. При цьому температура колоїдного розчину більше 40°С переважно близько 70°С (див. Патент України на корисну модель №39392. Спосіб отримання карбоксилатів харчових кислот з використанням нанотехнології. МПК С07С 51/41, C07F 5/00, C07F 15/00, С07С 53/126 (2008.01), С07С 53/10 (2008.01), A23L 1/00, В82В 3/00. Опубл. 25.02.2009, Бюл.№ 4, 2009 p.). Недоліком способу є тривалий процес переведення наночастинок в карбоксилати, особливо для таких металів, як срібло, золото, платина, паладій. Найбільш близьким до того, що заявляється, є спосіб одержання магнітної рідини електроннопроменевим випаровуванням і конденсацією у вакуумі, що полягає у випаровуванні твердого вихідного матеріалу і фіксації наночастинок зазначеного матеріалу при конденсації його парів на охолоджуваній підкладці носієм, що твердіє на зазначеній підкладці (див. Патент України №87177. Спосіб одержання наночастинок для магнітних рідин електронно-променевим випаровуванням і конденсацією у вакуумі, спосіб одержання магнітної рідини й магнітна рідина, що одержана цим способом. МПК В82В 3/00. Опубл. 12.01.2009, бюл.№ 1). Відомий спосіб призначений для отримання магнітних рідин і відомим способом не отримують надчисті і екологічно чисті карбоксилати металів. В основу корисної моделі поставлена задача розробки високопродуктивного способу отримання надчистих і екологічно чистих карбоксилатів металів. Запропонований, як і відомий спосіб отримання карбоксилату металу з використанням нанотехнології заснований на отриманні наночастинок металу електронно-променевим випаровуванням і конденсації металу у вакуумі, осадженні наночастинок на підкладку і взаємодії карбонової кислоти з металом при нагріванні і інтенсивному перемішуванні, і, відповідно до цієї пропозиції, в якості підкладки використовують кристали карбонової кислоти, а взаємодію карбонової кислоти з металом здійснюють при розчиненні підкладки у воді. При цьому використовують карбонову кислоту, вибрану з групи, яка включає молочну кислоту, бензойну кислоту, аскорбінову кислоту, ізоаскорбінову кислоту, лимонну кислоту, сорбінову кислоту, яблучну кислоту, винну кислоту, адіпінову кислоту, янтарну кислоту, глутарову кислоту, саліцилову кислоту, борну кислоту, дикарбонову кислоту, фумарову кислоту, і застосовують або питну воду звичайну, або питну воду кип'ячену, або воду деіонізовану, або воду дистильовану, або воду бідистильовану, Комп’ютерна верстка М. Мацело 6 або воду ін'єкційну, або воду очищену, або воду мінеральну або суміші вказаних вод. У запропонованому способі в якості підкладки використовують кристали карбонової кислоти. Це дозволяє отримувати екологічно чисті карбоксилати металів з високою продуктивністю. У запропонованому способі взаємодію карбонової кислоти з металом здійснюють при розчиненні підкладки у воді. Це підвищує чистоту продукту, оскільки не використовуються ніякі інші хімічні речовини, окрім металу, карбонової кислоти і води. У способі використовують карбонову кислоту, вибрану з групи, яка включає молочну кислоту, бензойну кислоту, аскорбінову кислоту, ізоаскорбінову кислоту, лимонну кислоту, сорбінову кислоту, яблучну кислоту, винну кислоту, адіпінову кислоту, янтарну кислоту, глутарову кислоту, саліцилову кислоту, борну кислоту, дикарбонову кислоту, фумарову кислоту. Це підвищує екологічну чистоту кінцевого продукту. У способі застосовують або питну воду звичайну, або питну воду кип'ячену, або воду деіонізовану, або воду дистильовану, або воду бідистильовану, або воду ін'єкційну, або воду очищену, або воду мінеральну або суміші вказаних вод, що розширює технологічні можливості способу. Приклад. Спосіб здійснюють таким чином. Спосіб одержання карбоксилату металу з використанням нанотехнології здійснюють в два етапи. На першому етапі у електронно-променевій установці отримують композит, що складається з наночастинок, нанесенніх на підкладку з кристалів карбонової кислоті. Для цього у камері створюють вакуум порядку 10-2Ра. Поверхню металу нагрівають електронно-променевими пушками до розплавлювання, у результаті чого формується змішаний паровий потік матеріалу, який конденсують на водоохолоджувану підкладку, в ролі якої виступають кристали карбонової кислоти. Температуру підкладки підтримують при заданій величині, нижче температури плавлення карбоновой кислоты. Після певного часу роботи живлення електроннопроменевих гармат відключають і процес випаровування й конденсації завершують. У результаті на підкладці одержують наночастинки заданого розміру, зафіксовані у твердому носії. Підкладка може зберігатися довгий час без коагуляції наночастинок. Підкладку з наночастинками розчиняють у воді при нагріванні і інтенсивному перемішуванні. За рахунок високої хімічної активності наночастинок здійснюється утворення карбоксилатів металів. Оскільки до числа реагентів не входять ніякі інші речовини, а наночастинки практично повністю беруть участь в хімічній реакції утворення солей карбонових кислот, то утворюється продукт високої екологічної чистоти. Підписне Тираж 26 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