×
20.01.2016
216.013.a398

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОБАЛЬТОВОЙ ИЛИ КОБАЛЬТОХРОМОВОЙ ТИОШПИНЕЛИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Кобальтовую или кобальтохромовую тиошпинель получают в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в атмосфере воздуха. В качестве исходных веществ используют порошкообразную смесь сульфида кобальта CoS с добавлением порошка металла кобальта для синтеза CoS, хрома для синтеза CoCrS и кристаллической серы, взятых до соответствующего стехиометрического состава с 5% избытком серы. Изобретение позволяет упростить процесс, повысить его производительность, скорость и экологическую чистоту. 1 ил., 2 табл., 4 пр.
Основные результаты: Способ получения кобальтовой или кобальтохромовой тиошпинели, включающий синтез из смеси порошков металлов и серы, отличающийся тем, что синтез кобальтовой и кобальтохромовой тиошпинели проводят в режиме СВС в атмосфере воздуха, а в качестве реагентов используют порошкообразный сульфид металла CoS с добавлением порошка металла кобальта для синтеза CoS, хрома для синтеза CoCrS и кристаллической серы, взятых до соответствующего стехиометрического состава с 5% избытком серы вследствие частичной возгонки при высоких температурах.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), и может быть использовано для получения кобальтовой Co3S4 и кобальтохромовой тиошпинели CoCr2S4.

Известен способ получения тиошпинелей [R.J. Bouchard, P.A. Russo, A. Wold. Preparation and electrical properties of some thiospinels. - Inorganic Chemistry, 1965, Vol, 4, No. 5, Pp. 685-688] путем высокотемпературной комбинации металлов (чистотой 99,99%) с серой. Реакцию проводят в вакуумированной кварцевой трубке. Необходимо несколько обжигов с измельчениями в атмосфере сухого азота (около 1 часа в механической ступке) между обжигами для достижения однородности. Для синтеза Co3S4 проводят два последовательных обжига: 24 часа при 600°C и 70 часов при 700°C соответственно, для CoCr2S4 три обжига: 48 часов при 600°C, 24 часа при 900°C и 48 часов при 900°C. Авторы обнаружили, что некоторые из тиохромитов также могут быть получены по реакции соответствующих оксидных шпинелей с H2S при повышенных температурах в соответствии с общей реакцией: АВ2О4+4H2S→AB2S4+4H2O.

Известен способ получения тиохромата кадмия [SU, Патент СССР, 432095, C01B 17/20, Способ получения халькогенидной шпинели. / Е.М. Шумилкина, Н.Н. Парфенова] синтезом из порошков исходных соединений в вакууме. Для сокращения времени синтеза и упрощения технологии получения халькогенидной шпинели предлагается синтез из сульфидов осуществлять при 600-650°C в течение 0,5-1 ч и давлении в реакционной камере 10-4-5·10-5 мм рт.ст.

Известен также способ [US, Патент США, 4041140, C01B 17/20, C04B 35/70, Method of making a sulphide ceramic body. / Tsuneharu Nitta, Shigeru Hayakawa, Yukio Kasahara, Ziro Terada. Appl. No: 489,048, 1974] получения поликристаллического сульфида сульфированием оксидного материала в атмосфере сероуглерода при температуре в диапазоне от 400-1000°C.

Недостатками известных способов является длительность и многостадийность процесса, а также значительные энергетические затраты на нагревание смесей и длительную гомогенизацию, использование токсичного газообразного сероводорода.

Наиболее близким техническим решением - прототипом является способ синтеза сульфохромитов [Ф.К. Лотгеринг. О ферримагнетизме некоторых сульфидов и окислов. - Успехи физических наук, 1958, Т. 66, вып. 10, с. 247-300]. Процесс проводят путем нагревания смеси двух металлических порошков и серы в эвакуированной кварцевой трубке при температуре 600°C, 900°C в течение длительного времени. Поскольку металлические зерна обычно являются довольно грубыми, препарат после первого прокаливания не является однородным. Поэтому материал прокаливают снова почти вдвое дольше при температуре 500°C, 900°C, а затем размалывают и спрессовывают в форме шарика. Методы изготовления и получаемые фазы (идентифицированные с помощью рентгенограмм) приведены в таблице 1.

Недостатками указанного способа являются трудоемкость, многостадийность синтеза, значительные энергетические затраты на нагревание смесей до 600°C, 900°C и гомогенизацию продукта в течение длительного времени.

В заявляемом способе недостатки устраняются тем, что синтез кобальтовой и кобальтохромовой тиошпинели проводят методом СВС, который позволяет радикально удешевить получение тугоплавких материалов. Такой процесс, основанный на использовании внутренней химической энергии системы, позволяет проводить синтез при высоких температурах, малых временах синтеза, незначительных энергетических затратах. Простота оборудования, высокая технологическая производительность, высокая скорость и экологическая чистота процесса также указывают на целесообразность использования этого метода.

Исходными реактивами для получения поликристаллических образцов служат простые вещества, чистотой 99,99% масс. Для определения благоприятных условий был проведен сравнительный синтез тиошпинелей, полученных из исходных металлов и серы, а также из сульфидов металлов с добавлением металлов и серы до соответствующего стехиометрического состава (Таблица 2).

Сущность изобретения

В заявляемом способе получения кобальтовой или кобальтохромовой тиошпинели, включающем растирание, прессование исходных веществ, воспламенение, сжигание и синтез тиошпинелей в режиме СВС в атмосфере воздуха, в качестве исходных веществ используют порошкообразную смесь сульфида металла (CoS) с добавлением порошка металла кобальта для синтеза Co3S4, хрома для синтеза CoCr2S4 и кристаллической серы, взятых до соответствующего стехиометрического состава с 5%-ным избытком серы вследствие ее частичной возгонки при высоких температурах.

Заявляемое техническое решение имеет следующую совокупность существенных отличительных признаков по отношению к выбранному прототипу:

- синтез кобальтовой и кобальтохромовой тиошпинели проводят методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС);

- в качестве реагентов используют порошкообразный сульфид металла (CoS) с добавлением порошка металла кобальта для синтеза Co3S4, хрома для синтеза CoCr2S4 и кристаллической серы, взятых до соответствующего стехиометрического состава с 5%-ным избытком серы вследствие ее возгонки при высоких температурах;

- синтез тиошпинели в режиме горения проводят в атмосфере воздуха, т.к. быстротечность процесса не позволяет продуктам синтеза активно взаимодействовать с окружающей средой.

Осуществление изобретения достигается при выполнении технологических операций в следующей последовательности.

Для синтеза тиошпинели Co3S4 берут необходимое количество порошкообразного сульфида кобальта, кобальта и элементарной серы с 5%-ным избытком. Для синтеза CoCr2S4 берут необходимое количество порошкообразного сульфида кобальта, хрома и элементарной серы с 5%-ным избытком.

Навески реагентов растирают в агатовой ступке, затем тщательно перемешивают порошки на механической шаровой мельнице в течение 6 часов. Полученную смесь таблетируют. Таблетки сжигают в режиме СВС. Схема установки для синтеза в режиме СВС представлена на рис. 1. Платформа установки (1) снабжена газоотводным каналом (2) и электрическими клеммами (3). Таблетки (4) помещают на огнеупорную подложку (5) под нихромовую спираль (6), на которую подается напряжение для инициирования реакции. Между колоколом (7) и платформой расположена резиновая прокладка (8). В результате инициирования в прогретом поверхностном слое образца происходит возбуждение химической реакции и формирование волны синтеза, которая с определенной скоростью распространяется вдоль оси образца. Распространение волны синтеза сопровождается ярким свечением. Таблетка сгорает за несколько секунд.

В результате горения образуются твердый продукт, который при механическом воздействии легко превращается в порошок.

Предлагаемый способ реализуется в лабораторных условиях, иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Берут 1,49 г порошкообразного сульфида кобальта CoS, перемешивают с 1,93 г порошкообразного кобальта марки ТПМ и 1,66 г кристаллической серы квалификации "ос. ч" с учетом 5%-ного избытка. Навески реагентов растирают в агатовой ступке, затем тщательно перемешивают порошки на шаровой мельнице в течение 6 часов до однородного состояния. Полученную смесь таблетируют в форме цилиндра диаметром 10 мм.

Таблетку помещают на огнеупорную подложку под нихромовую спираль. Путем кратковременной подачи электрического импульса на нихромовую спираль инициируют горение и синтез кобальтовой тиошпинели. При этом в прогретом поверхностном слое образца происходит возбуждение химической реакции и формирование волны синтеза, которая с определенной скоростью распространяется вдоль оси образца. Распространение волны синтеза сопровождается ярким свечением. Таблетка сгорает за несколько секунд. В результате горения образуется твердый продукт, который при механическом воздействии легко превращается в порошок.

Согласно данным рентгенофазового анализа (РФА) продукт горения представляет собой фазу кобальтовой тиошпинели, имеющей кубическую ячейку со структурой нормальной шпинели, с параметром решетки а=9,40 .

Пример 2.

Берут 1,56 г порошкообразного сульфида кобальта CoS, перемешивают с 1,79 г порошкообразного хрома и 1,73 г кристаллической серы с учетом 5%-ного избытка, растирают и прессуют в таких же условиях, как в примере 1. По данным РФА полученный продукт представляет собой фазу кобальтохромовой тиошпинели, имеющей кубическую ячейку (тип MgAl2O4) с параметром решетки а=9,91 .

Пример 3.

Берут 3,44 г порошкообразного сульфида хрома Cr2S3, перемешивают с 1,01 г порошкообразного кобальта и 0,58 г кристаллической серы с учетом 5%-ного избытка, растирают и прессуют в таких же условиях, как в примере 1. По данным РФА полученный продукт представляет собой фазу кобальтохромовой тиошпинели, имеющей кубическую ячейку (тип MgAl2O4) с параметром решетки а=9,91 , с примесью фаз сульфидов металлов.

Пример 4.

Для сравнения был проведен синтез тиошпинелей из исходных металлов и серы в режиме СВС.

Для синтеза CoCr2S4 берут 1,01 г порошкообразного кобальта, перемешивают с 1,79 г порошкообразного хрома и 2,31 г кристаллической серы с учетом 5%-ного избытка, для синтеза Co3S4 берут 2,90 г порошкообразного кобальта перемешивают с 2,11 г кристаллической серы с учетом 5%-ного избытка, растирают и прессуют в таких же условиях, как в примере 1.

Согласно данным РФА синтез из исходных металлов и серы приводит к образованию сульфидов металлов с незначительным количеством тиошпинели (~30%), высокий экзотермический эффект приводит к разложению образующейся шпинели.

Порошки, полученные в результате сжигания смесей, изучены рентгенографически (дифрактометр D8-GADDS фирмы Bruker, метод порошка, СоКα-излучение).

Заявляемое техническое решение заключается в упрощении способа и возможности получения кобальтовой и кобальтохромовой тиошпинели с минимальными энергетическими и временными затратами за счет быстротечности процесса.

Способ получения кобальтовой или кобальтохромовой тиошпинели, включающий синтез из смеси порошков металлов и серы, отличающийся тем, что синтез кобальтовой и кобальтохромовой тиошпинели проводят в режиме СВС в атмосфере воздуха, а в качестве реагентов используют порошкообразный сульфид металла CoS с добавлением порошка металла кобальта для синтеза CoS, хрома для синтеза CoCrS и кристаллической серы, взятых до соответствующего стехиометрического состава с 5% избытком серы вследствие частичной возгонки при высоких температурах.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОБАЛЬТОВОЙ ИЛИ КОБАЛЬТОХРОМОВОЙ ТИОШПИНЕЛИ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 28 items.
10.08.2014
№216.012.e7f5

Способ получения сульфида металла

Изобретение может быть использовано в области неорганической химии. Способ получения сульфида металла включает растирание, прессование исходных веществ, воспламенение, сжигание и синтез сульфидов в режиме горения в атмосфере воздуха. В качестве исходных веществ используют порошкообразную смесь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525174
Дата охранного документа: 10.08.2014
10.02.2015
№216.013.258c

Способ получения сульфидов титана

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ получения сульфидов титана включает взаимодействие титана с серой. Синтез сульфидов проводят в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в вакууме 10 атм. В качестве исходных веществ используют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541065
Дата охранного документа: 10.02.2015
27.04.2015
№216.013.461c

Экстракционно-флуориметрический способ определения фенолов в водных растворах

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и предназначено для химического контроля питьевых вод, воды объектов, а также может использоваться в очистке сточных вод от фенолов. Способ включает использование расслаивающейся экстракционной системы вода - антипирин-кислота,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549452
Дата охранного документа: 27.04.2015
10.06.2015
№216.013.521f

Способ получения высших сульфидов титана

Изобретение может быть использовано в неорганической химии при получении высших сульфидов титана TiS, TiS и TiS. Синтез высших сульфидов титана проводят в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в вакууме 10 атм. В качестве исходных веществ используют порошкообразный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552544
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.07.2015
№216.013.5bbd

Способ получения никель-хромовой тиошпинели

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Никель-хромовую тиошпинель получают СВС из смеси порошкообразного сульфида никеля NiS с добавлением порошка хрома и кристаллической серы, взятых до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555026
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.5dc1

Набор синтетических олигонуклеотидов для детектирования количества копий гена бета-глюкуронидазы в трансгенных растениях

Изобретение относится к области биохимии, в частности к набору синтетических олигонуклеотидов для детектирования количества копий бета-глюкуронидазы в трансгенных растениях, включающему проведение полимеразной цепной реакции с помощью праймеров и разрушаемой пробы. Изобретение позволяет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555542
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.07.2015
№216.013.632a

Способ карбоксиметилирования лигноуглеводных материалов

Изобретение относится к химической модификации лигноуглеводных материалов (ЛУМ) и предназначено для получения карбоксиметиловых эфиров лигноуглеводных материалов в виде калиевых солей. Лигноуглеводный материал в водной среде обрабатывают гидроксидом калия (КОН) при температуре 30-80°C в течение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556933
Дата охранного документа: 20.07.2015
27.08.2015
№216.013.7407

Способ получения прозрачных металлсодержащих полимеризуемых композиций

Изобретение относится к технологии материалов, преобразующих электромагнитное излучение. Способ получения прозрачных металлсодержащих полимеризуемых композиций, предназначенных для изготовления избирательно поглощающих электромагнитное излучение материалов для светотехники, опто- и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561278
Дата охранного документа: 27.08.2015
10.10.2015
№216.013.81ca

Устройство для обнаружения дефектов малых линейных размеров

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой устройство для обнаружения дефектов малых линейных размеров. Устройство представляет собой программно-аппаратный комплекс, включающий в себя вихретоковый преобразователь, персональный компьютер со звуковой картой и программным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564823
Дата охранного документа: 10.10.2015
20.10.2015
№216.013.834b

Способ очистки водных растворов от железа (iii)

Изобретение может быть использовано в аналитической химии железа, а именно для концентрирования железа (III) из воды и водных растворов и количественного определения железа (III) в концентрате. Для осуществления способа железо (III) из водного раствора осаждают в твердую фазу в образующейся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565214
Дата охранного документа: 20.10.2015
Showing 1-10 of 23 items.
10.08.2014
№216.012.e7f5

Способ получения сульфида металла

Изобретение может быть использовано в области неорганической химии. Способ получения сульфида металла включает растирание, прессование исходных веществ, воспламенение, сжигание и синтез сульфидов в режиме горения в атмосфере воздуха. В качестве исходных веществ используют порошкообразную смесь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525174
Дата охранного документа: 10.08.2014
10.02.2015
№216.013.258c

Способ получения сульфидов титана

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ получения сульфидов титана включает взаимодействие титана с серой. Синтез сульфидов проводят в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в вакууме 10 атм. В качестве исходных веществ используют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541065
Дата охранного документа: 10.02.2015
27.04.2015
№216.013.461c

Экстракционно-флуориметрический способ определения фенолов в водных растворах

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и предназначено для химического контроля питьевых вод, воды объектов, а также может использоваться в очистке сточных вод от фенолов. Способ включает использование расслаивающейся экстракционной системы вода - антипирин-кислота,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549452
Дата охранного документа: 27.04.2015
10.06.2015
№216.013.521f

Способ получения высших сульфидов титана

Изобретение может быть использовано в неорганической химии при получении высших сульфидов титана TiS, TiS и TiS. Синтез высших сульфидов титана проводят в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в вакууме 10 атм. В качестве исходных веществ используют порошкообразный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552544
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.07.2015
№216.013.5bbd

Способ получения никель-хромовой тиошпинели

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Никель-хромовую тиошпинель получают СВС из смеси порошкообразного сульфида никеля NiS с добавлением порошка хрома и кристаллической серы, взятых до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555026
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.5dc1

Набор синтетических олигонуклеотидов для детектирования количества копий гена бета-глюкуронидазы в трансгенных растениях

Изобретение относится к области биохимии, в частности к набору синтетических олигонуклеотидов для детектирования количества копий бета-глюкуронидазы в трансгенных растениях, включающему проведение полимеразной цепной реакции с помощью праймеров и разрушаемой пробы. Изобретение позволяет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555542
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.07.2015
№216.013.632a

Способ карбоксиметилирования лигноуглеводных материалов

Изобретение относится к химической модификации лигноуглеводных материалов (ЛУМ) и предназначено для получения карбоксиметиловых эфиров лигноуглеводных материалов в виде калиевых солей. Лигноуглеводный материал в водной среде обрабатывают гидроксидом калия (КОН) при температуре 30-80°C в течение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556933
Дата охранного документа: 20.07.2015
27.08.2015
№216.013.7407

Способ получения прозрачных металлсодержащих полимеризуемых композиций

Изобретение относится к технологии материалов, преобразующих электромагнитное излучение. Способ получения прозрачных металлсодержащих полимеризуемых композиций, предназначенных для изготовления избирательно поглощающих электромагнитное излучение материалов для светотехники, опто- и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561278
Дата охранного документа: 27.08.2015
10.10.2015
№216.013.81ca

Устройство для обнаружения дефектов малых линейных размеров

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой устройство для обнаружения дефектов малых линейных размеров. Устройство представляет собой программно-аппаратный комплекс, включающий в себя вихретоковый преобразователь, персональный компьютер со звуковой картой и программным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564823
Дата охранного документа: 10.10.2015
20.10.2015
№216.013.834b

Способ очистки водных растворов от железа (iii)

Изобретение может быть использовано в аналитической химии железа, а именно для концентрирования железа (III) из воды и водных растворов и количественного определения железа (III) в концентрате. Для осуществления способа железо (III) из водного раствора осаждают в твердую фазу в образующейся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565214
Дата охранного документа: 20.10.2015
+ добавить свой РИД