Твердий розчин пірофосфату міді(іі)-цинку-нікелю(іі) та спосіб його одержання

1. Твердий розчин пірофосфату міді(II)-цинкунікелю(II), загальної формули Cu1,2Zn0.8-xNixP2O7, де х = 0,3-0,5. 2. Спосіб одержання твердого розчину пірофосфату міді(ІІ)-цинку-нікелю(ІІ) загальної формули Cu1,2Zn0.8-xNixP2O7, де х = 0,3-0,5, що включає зневоднення гідратованих фосфатів металів, який відрізняється тим, що для одержання продукту заданого складу як вихідні фосфати беруть відповідні кристалічні гідратовані потрійні аміачні пірофосфати нікелю(II)-міді(ІІ)-цинку та здійснюють зневоднення шляхом нагрівання до 700-790 °С. (19) UA (11) (21) a200808489 (22) 25.06.2008 (24) 25.06.2010 (46) 25.06.2010, Бюл.№ 12, 2010 р. (72) КОПІЛЕВИЧ ВОЛОДИМИР АБРАМОВИЧ, ЖИЛЯК ІВАН ДМИТРОВИЧ, ВОЙТЕНКО ЛАРИСА ВЛАДИСЛАВІВНА (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) UA 8384, 15.08.2005, U UA 6090, 15.04.2005, U UA 8390, 15.08.2005, U Ericsson Tore, Nord Anders G. Solid solutions of the type (Ni,M)2P2O7 // Acta chem. scand. - 1990. - 44, N 10. - P. 990-993 Benkhouja Khalil, Zahir Mohamed, Sadel Abderrahim, Drillon Marc, Bernier Jean-Claude Les pyrophosphates MM'P2O7 (M, M'=Co, Ni, Cu). Cristallochimie et etude magnetique C. r. Acad. Sci. Ser. 2. 1991. 313, №8, c.881-884. Войтенко Л.В., Жиляк И.Д., Копилевич В.А. Двойные гидратированные аммиачные дифосфаты C2 2 91100 1 3 Sr4(P2O7)(HPO4)2 та спосіб його одержання. / Копілевич В.Α., Абарбарчук Л.М. - Заявлено 23.12.96; Опубл. 25.12.97, Бюл. №6. Недоліком прототипу стосовно об'єкту, що заявляється, є неможливість одержання твердого розчину пірофосфату міді(ІІ)-цинку-нікелю(ІІ) за вказаною процедурою внаслідок ряду причин: - неможливості одержання безводного потрійного пірофосфату механічним поєднанням окремих компонентів цільової сполуки; - зміна температурних та інших режимів синтезу, описаних в прототипі, не дозволяють одержати індивідуальні кристалічні потрійні пірофосфати заданого катіонного складу із суміші окремих компонентів; - для реалізації способу за прототипом потрібна вихідна гідратована сполука відповідного складу і технологія її термообробки. Винаходом ставиться завдання одержати твердий розчин пірофосфату міді(И)-цинку-нікелю(ІІ), у якому можна регулювати співвідношення між катіонами металів Cu2+, Zn2+ і Ni2+. Поставлене винаходом завдання досягається тим, що твердий розчин пірофосфату міді(ІІ)цинку-нікелю(ІІ), загальної формули Cu0,2Zn0,8хΝіхΡ2Ο7, де х=0,3-0,5, що одночасно містить іони Cu2+, Zn2+ і Ni2+ та Р2О74- у заданому співвідношенні, одержують шляхом використання як вихідних фосфатів відповідних кристалічних гідратованих потрійних аміачних пірофосфатів нікелю(ІІ)-міді(ІІ)цинку, з подальшим їх нагріванням до 700-790°С. Синтез виконують у такому порядку. Наважку гідратованого аміачного пірофосфату нікелю(ІІ)міді(ІІ)-цинку поміщають у жаростійкий тигель з кришкою і нагрівають в печі із регульованою швидкість 2,5-10°С за хвилину до 700-790°С і витримують при цій температурі 30-40 хвилин, а потім охолоджують продукт термолізу при кімнатній те 91100 4 мпературі. В результаті термообробки утворюється сполука жовто-коричневого кольору кристалічної структури. Приклад 1 У платиновий циліндричний тигель поміщають 0,5г Ni0,3Cu1,2Ζn0,5Ρ2О7·3,0ΝΗ3·2Η2О, закривають кришкою і нагрівають в печі дериватографа із швидкістю 5град·хв.-1 до 790°С. Виймають тигель, охолоджують до кімнатної температури і одержують дисперсний зразок речовини складу Ni0,3Cu1,2Ζn0,5Ρ2О7. Приклад 2. У платиновий циліндричний тигель поміщають 0,5г Ni0,4Cu1,2Ζn0,4Ρ2О7·3,0ΝΗ3·2,5Η2О, закривають кришкою і нагрівають в печі дериватографа із швидкістю 5 град-хв."1 до 700°С. Виймають тигель, охолоджують до кімнатної температури і одержують дисперсний зразок речовини складу Ni0,4Cu1,2Ζn0,4Ρ2О7. Приклад 3 У платиновий циліндричний тигель поміщають 0,5г Ni0,5Cu1,2Ζn0,3Ρ2О7·3,0ΝΗ3·2,5Η2О, закривають кришкою і нагрівають в печі дериватографа із швидкістю 5град·хв.-1 до 700°С. Виймають тигель, охолоджують до кімнатної температури і одержують дисперсний зразок речовини складу Ni0,5Cu1,2Ζn0,3Ρ2О7. Лімітуючими факторами утворення цільового продукту в процесі термолізу гідратованого аміачного пірофосфату нікелю(ІІ)-міді(ІІ)-цинку є: - індивідуальний речовинний склад аніонної компоненти, оскільки в процесі термолізу пірофосфатний йон може підпадати гідролізу та деструкції до ортофосфатних угрупувань; - утворення однієї кристалічної фази потрійного пірофосфату. Обґрунтування умов утворення твердого потрійного пірофосфату міді(ІІ)-цинку-нікелю(ІІ) за аніонною компонентою наведено в табл.1. Таблиця 1 Зміни складу Ni0,30Cu1,20Ζn0,50Ρ2О7·3ΝΗ3·2Η2О в процесі нагрівання Кількість моль Відносний розподіл за оліго- Н2О і NH3, видаТемпература Брутто-склад продуктів термолізу за даниформами, % Р2О5 (відн.) лених з вихідної одержання зразми хімічного аналізу речовини ку, °С РО43Р2О74Р3О105NH3 Н2О 20 0,3NiО·1,2CuO·0,5ZnO·P2O5·3,0NH3·2,0H2O 4,8 94,2 0 0 160 0,3NiO·1,2CuO·0,5ZnO·P2O5·2,5NH3·0,8H2O 28,0 72,0 0,5 1,2 4,4 355 0,3NiO·1,2CuO·0,5ZnO·P2O5·0,9NH3·0,2H2O 13,6 82,0 2,1 1,8 790 0,3NiO·1,2CuO·0,5ZnO·P2О5 3,7 96,3 3,0 2,0 Аналогічні зміни аніонного складу спостерігаються і у випадку термолізу Ni0,4Cu1,2Ζn0,4Ρ2О7·3,0ΝΗ3·2,5Η2О та Ni0,5Cu1,2Ζn0,3Ρ2О7·3,0ΝΗ3·2,5Η2О. За даними рентгенофазового аналізу продукти термолізу гідратованого аміачного пірофосфату нікелю(ІІ)-міді(ІІ)-цинку, одержані при 160-355°С рентгеноаморфні. Кінцевими продуктами термолізу, одержаними при температурі 700-790°С (за даними термогравіметрії), згідно даних рентгенографії є безводні кристалічні пірофосфати загаль ної формули Cu1,2Ζn0,8-хNixP2O7, де х=0,3-0,5. На основі даних повнопрофільного аналізу дифракційної картини Ni0,3Cu1,2Ζn0,5Ρ2О7 встановлено його параметри та просторову групу С 2/m; речовина має моноклинний тип кристалічної решітки з параметрами елементарної комірки: а=6,741(1) Å, b=8,190(1) Å, с=4,542 (2) Α, β=107,70°, V=238,89 Å3, Ζ=2; він ізоструктурний дифосату міді-цинку. Аналогічну структуру мають Ni0,5Cu1,2Ζn0,3Ρ2О7 і Ni0,4Cu1,2Ζn0,4Ρ2О7, тобто вони в сукупності представляють твердий розчин. 5 Комп’ютерна верстка А. Рябко 91100 6 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