Спосіб вирощування монокристалів купрум(і)пентатіофосфату(v) броміду cu6ps5br методом спрямованої кристалізації з розплаву

Реферат: Винахід належить до галузі неорганічної хімії та неорганічного матеріалознавства. Спосіб вирощування монокристалів купрум(І)пентатіофосфату(V) броміду Cu6PS5Br методом спрямованої кристалізації з розплаву, який включає ступінчасте нагрівання вакуумованих кварцових ампул, що містять вихідні компоненти мідь, фосфор, сірку а також попередньо синтезований CuBr у необхідному стехіометричному співвідношенні. Нагрівання проводилось до максимальної температури і розплав витримувався при цій температурі протягом 24 год. та подальше вирощування монокристалів, при цьому максимальна температура синтезу становить 1330 K, а вирощування проводиться з швидкістю 3 мм/добу у ампулах з конічним кінцем. Пропонований спосіб зручний, швидкий, дозволяє одержувати монокристали великих розмірів. UA 108882 C2 (12) UA 108882 C2 UA 108882 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі неорганічної хімії та неорганічного матеріалознавства, зокрема до способів вирощування монокристалів тетрарних галогенхалькогенідів, окремі представники з яких є перспективними суперіонними матеріалами з високою катіонною провідністю у твердому стані. Відоме використання газотранспортних реакцій для вирощування монокристалів галогенхалькогенідів купруму [1, 2]. Найбільш близьким до запропонованого є спосіб одержання монокристалів купрум(І)пентатіофосфату(V) броміду Cu6PS5Br методом хімічних транспортних реакцій у вакуумованих кварцових ампулах, описаний в [2]. Недоліком вказаного способу є тривалий час росту та невеликі розміри отриманих кристалів. В основу винаходу поставлено задачу одержати монокристали купрум(І)пентатіофосфату(V) Cu6PS5Br великих розмірів з високою катіонною провідністю у твердому стані. Поставлена задача вирішується таким чином, що спосіб вирощування монокристалів купрум(І)пентатіофосфату(V) броміду Cu6PS5Br методом спрямованої кристалізації з розплаву, який включає ступінчастий нагрів вакуумованих кварцових ампул, що містять вихідні компоненти мідь, фосфор, сірку а також попередньо синтезований CuBr у необхідному стехіометричному співвідношенні, який відрізняється тим, що нагрівання проводилось до максимальної температури і розплав витримувався при цій температурі протягом 24 год. та подальше вирощування монокристалів, при цьому максимальна температура синтезу становить 1330 K, а вирощування проводиться з швидкістю 3 мм/добу у ампулах з конічним кінцем. Перевагою запропонованого способу перед способом-прототипом є те, що синтез вихідної шихти та вирощування монокристалів методом спрямованої кристалізації поєднуються в одному технологічному циклі, а вирощені монокристали великого розміру. Приклад Спосіб здійснювали наступним чином. Як вихідні компоненти використовували елементарні мідь, фосфор, сірку та бінарний CuBr у стехіометричному співвідношенні. Синтез здійснювали у вакуумованих до 0,13 Па кварцових ампулах. В процесі виконання роботи використовували компоненти наступної чистоти: мідь М000, сірка Ос.Ч. 16-3, фосфор Ос.Ч. 9-3, КВr Ос.Ч., CuSO4*5H2O ч.д.а. Калію бромід та купруму сульфат додатково очищали перекристалізацією з розчину. Купруму бромід одержували за методикою [3] і додатково очищали методом вакуумної дистиляції. Для одержання 10 г купрум(І)пентатіофосфату(V) броміду Cu6PS5Br брали 4,8695 г Сu, 2,4572 г S, 0,4747 г P і 2,1985 г СuВr і завантажували у кварцову ампулу довжиною 140-160 мм та діаметром 10-12 мм. Ампулу відкачували до залишкового тиску 0,13 Па і проводили синтез. Режим синтезу включав в себе ступінчатий нагрів до 673±5 K з швидкістю 50 K/год., витримку при цій температурі 24 години, нагрівання до 873±5 K і витримку 72 годин, подальше нагрівання зони розплаву до 1330±5 K, що на 50 K вище за температуру плавлення, з витримкою 24 годин. Після витримки розплаву проводилося утворення зародків у конічній частині ампули. Відпал утворених зародків проводили протягом 48 годин. Швидкість росту складає 3 мм/добу, температура зони відпалу 873±5 K, час відпалу 48 годин. В результаті одержані монокристали Cu6PS5Br довжиною 45-50 мм та діаметром 10-12 мм. Одержаний монокристал досліджували методом рентгенівського фазового (РФА) аналізу порошку. Дифрактограма сполуки Cu6PS5Br (кресл.) проіндексована у гранецентрованій кубічній комірці. Розрахунок проводився за допомогою програми DICVOL04 [4]. Структурні параметри: просторова група F-43m з параметрами а=0,96764(6) нм, число формульних одиниць Z=4. 3 Густина, розрахована за рентгенівськими даними, становить 4811 кг/м . Винахід може бути використаний при одержанні патентозахищеного суперіонного матеріалу з високою катіонною провідністю при кімнатній температурі. Джерела інформації: 1. Kuhs W.F., Nitsche R., Scheunemann K. Vapour growth and lattice data of new compounds with icosahedral structure of the type Cu6PS5Hal (Hal=Cl, Br, I) // Mat. Res. Bull. - 1976. - V. 11, № 9. - P. 1115-1124. - Найближчий аналог. 2. Панько В.В., Студеняк И.П., Дьордяй B.C., Ковач Д.Ш., Борец А.Н., Ворошилов Ю.В. Влияние условий получения на свойства кристаллов Cu6PS5Hal //Неорг. материалы. - 1988. - Т. 24, № 1. - С. 120-123. 3. Брауэр Г. Руководство по неорганическому синтезу. В 6-ти томах /Пер. с нем. Н.А. Добрыниной, В.Н. Постнова, С.И. Троянова. - Т. 5. - М.: Мир. - 1985. - 380 с. 4. D. Louer and A. Boultif. Indexing with the successive dichotomy method, DICVOL04.// Materials Structure. - 2004. - vol. 11. - P.79. 60 1 UA 108882 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 Спосіб вирощування монокристалів купрум(І) пентатіофосфату(V) броміду Cu6PS5Br методом спрямованої кристалізації з розплаву, який включає ступінчасте нагрівання вакуумованих кварцових ампул, що містять вихідні компоненти мідь, фосфор, сірку, а також попередньо синтезований CuBr у необхідному стехіометричному співвідношенні, який відрізняється тим, що нагрівання проводять до максимальної температури і розплав витримують при цій температурі протягом 24 год. та проводять подальше вирощування монокристалів, при цьому максимальна температура синтезу становить 1330 K, а вирощування проводять зі швидкістю 3 мм/добу у ампулах з конічним кінцем. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2