Спосіб одержання ортофосфату калію-титану(iv)-індію(ііі)

Реферат: Спосіб одержання ортофосфату калію-титану(ІV)-індію(III) у формі твердого розчину загальної ІІІ формули K1+уТi2-хІn х(РО4)3, де 0 1. Реакцію ведуть за температури 10-90° С з утворенням робочої суспензії. Утворену тверду фазу фосфату титанілу лужного металу відділяють, промивають водою і сушать. Гідратований фосфат титанілу лужного металу піддають термічній обробці за температури 400-700° С, після чого промивають водою і висушують. До суспензії може бути введений сульфат або фосфат лужного металу, що сприяє дегідратації твердої фази фосфату титанілу лужного металу. У якості сполуки титану(IV) використовують двозаміщений моногідрофосфат титанілу, гідроксид титану або легкогідролізовані сполуки титану у вигляді його хлориду, оксихлориду, сульфату. У якості сполуки лужного металу використовують його хлорид, нітрат, сульфат, фосфат. Одержані таким способом сполуки групи КТР є дрібнодисперсним (1 мкм) або дрібнокристалічним (500 мкм) монофазним порошком заданого складу. Недоліком цього способу стосовно об'єкту, що заявляється, є неможливість одержання крупних кристалів КТР із водного середовища, використання в синтезі дегідратуючого агента, що знижує чистоту продукту, багатостадійність процесу одержання кінцевого продукту КТР, який можна використати як шихту для одержання електрооптичних матеріалів. Найближчим аналогом за хімічною суттю і результатом, що досягається до корисної моделі є спосіб одержання фосфату титанілу лужного металу (Патент US № 3949323 Crystals of (К, Rb, NH4)TiO(P, As)O4 and their use in electrooptic devices, опубл. 06.04.1976) шляхом гідротермального синтезу сполук із багатокомпонентної системи ТiО 2-М2О-Р2О5-Н2О, де М - К, Rb, ТІ, NH4. За цим способом суміш компонентів нагрівають у герметизованому золотому контейнері до 750-920°С під тиском 3000 ат, охолоджують протягом 60-90 годин до 50-300°С з кристалізацією сполуки МТіOРО4 та домішкової фази МТі2(РО4)3. Сполуки групи КТР відмивають водою. Кристали мають розміри від 1 до 9 мм. Недоліком цього способу є: використання високого тиску для утворення крупних кристалів групи КТР; наявність домішкових фаз, що знижують чистоту продукту; за даними ІЧ-спектроскопії одержані таким способом кристали містять ОН групи, що знижує оптичні характеристики матеріалу; спосіб передбачає використання складного високовартісного обладнання за обмеженого об'єму одержуваних сполук потрібного складу; для збільшення кількості компонентів КТР при одержанні твердого розчину ортофосфату калію-титану(VI)-індію(III) області і умови утворення ізоструктурних лангбейніту гетерометалічних фосфатів не визначені. В основу корисної моделі поставлена задача одержати ортофосфат калію-титану(VIІ)індію(ІІІ) заданого складу та структури лангбейніту і визначити границі утворення складних фосфатів, що містять різновалентний титан. Поставлена задача вирішується тим, що кристалічний твердий розчин К 1+уТі2-хІnх(РО4)3 (0 < х  1; 0  у  1; у  х) одержують синхронною його кристалізацією із лужнофосфатного розплаву, насиченого оксидами титану(IV) та індію (III). Одержані в результаті хімічної взаємодії кристали відмиваються від залишків розплаву розбавленими розчинами мінеральних кислот та висушуються при кімнатній температурі. Синтез виконують в наступному порядку. Наважки КРО 3 та К4Р2О7, (взяті для досягнення пропорції К/Р = 1,0-1,15), перемішують в агатовій ступці до однорідного стану, після чого прожарюють в платиновому тиглі годину при температурі 950° С та насичують розплав оксидами титану(IV) та індію (III). Розплави витримують п'ять годин до повної гомогенізації у системі при температурі 1050 °C, періодично перемішуючи. Кристалізують розплав шляхом пониження температури з 1050° С до 750 °C зі швидкістю 50° С/год. Отримують тверді розчини складу К1+уТi2-x Inx(РО4)3 (0 < х  1; 0  у  1; у  х). 1 UA 102975 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Приклад 1. Наважку КРО3 (12,0 г) взяту для досягнення пропорції К/Р = 1,0 моль, перемішують в агатовій ступці до однорідного стану. Після чого прожарюють в платиновому тиглі 1 годину при температурі 950 °C та насичують розплав оксидами титану(IV) (1,87 г) та індію(III) (1,62), взятих для досягнення пропорції In/Ті = 0,5 моль. Розплав витримують 5 год. до повної гомогенізації системи при температурі 1050° С, періодично перемішуючи. Кристалізують розплав шляхом пониження температури з 1050° С до 750° С зі швидкістю 50 °C/год. Одержані в результаті хімічної взаємодії кристали відмивають від залишків розплаву розбавленими розчинами мінеральних кислот та висушують при кімнатній температурі. Отримують монокристали потрійного фосфату складу К1,5Іn0,5Ті1,5(РО4)3 розміром від 0,5 до 1,5 мм. Приклад 2. Наважку КРО3 (10,39 г) та К4Р2О7 (1,60 г) взяті для досягнення пропорції К/Р = 1,1 моль, перемішують в агатовій ступці до однорідного стану. Після чого прожарюють в платиновому тиглі 1 годину при температурі 950° С та насичують розплав оксидами титану (IV) (1,80 г) та індію (III) (2,33 г), взятих для досягнення пропорції In/Ті = 0,75 моль. Розплав витримують 5 год. до повної гомогенізації системи при температурі 1050°С, періодично перемішуючи. Кристалізують розплав шляхом пониження температури з 1050° С до 750°С зі швидкістю 50 °C/год. Одержані в результаті хімічної взаємодії кристали відмивають від залишків розплаву розбавленими розчинами мінеральних кислот та висушують при кімнатній температурі. Отримують монокристали потрійного фосфату складу К1,7Іn0,7Ті1,3(РO4)3. Приклад 3. Наважку КРО3 (9,63 г) та К4Р2О7 (2,37 г) взяті для досягнення пропорції К/Р = 1,15 моль, перемішують в агатовій ступці до однорідного стану. Після чого прожарюють в платиновому тиглі 1 годину при температурі 950° С та насичують розплав оксидами титану (IV) (1,80 г) та індію (III) (2,80 г), взятих для досягнення пропорції In/Ті = 0,75 моль. Розплав витримують 5 год. до повної гомогенізації системи при температурі 1050°С, періодично перемішуючи. Кристалізують розплав шляхом пониження температури з 1050°С до 750°С зі швидкістю 50°C/год. Одержані в результаті хімічної взаємодії кристали відмивають від залишків розплаву розбавленими розчинами мінеральних кислот та висушують при кімнатній температурі. Отримують монокристали потрійного фосфату складу К2ІnТі(РО4)3. Склад і будова отриманих зразків твердого розчину було встановлено за даними фізикохімічного аналізу. ІЧ-спектри К1+уТi2-xІnх(РО4)3 є типовими для подвійних ортофосфатів, що кристалізуються з nкаркасами типу {[М2(Р04)3] }3∞. За даними рентгенофлюоресцентного аналізу, одержані за прикладами 1-3 кристалічні III фази, мають наступний загальний склад: К1+уТі2-хIn х(РО4)3, де 0