×
10.07.2015
216.013.5bbd

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЬ-ХРОМОВОЙ ТИОШПИНЕЛИ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: 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 стехиометрического состава NiCrS с 5%-ным избытком серы, в атмосфере воздуха. Технический результат состоит в упрощении, обеспечении большей производительности, незначительных энергетических затратах, высокой скорости и экологической чистоте процесса. 1 ил., 2 пр.
Основные результаты: Способ получения никель-хромовой тиошпинели, включающий синтез из смеси исходных реагентов, отличающийся тем, что синтез никель-хромовой тиошпинели проводят в режиме СВС в атмосфере воздуха, а в качестве реагентов используют порошкообразный сульфид никеля NiS с добавлением порошка хрома и кристаллической серы, взятых до стехиометрического состава NiCrS с 5%-ным избытком серы вследствие частичной возгонки при высоких температурах.

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), и может быть использовано для получения никель-хромовой тиошпинели.

Известен способ получения сульфохромитов [Ф.К. Лотгеринг. О ферримагнетизме некоторых сульфидов и окислов. - Успехи физических наук, 1958, т. 66, вып.10, с.247-300] путем нагревания смеси двух металлических порошков и серы в эвакуированной кварцевой трубке при температуре 700-900°C в течение 12-50 часов. Поскольку металлические зерна обычно являются довольно грубыми, препарат после первого прокаливания не является однородным. Поэтому материал прокаливают снова почти вдвое дольше при температуре 900-1000°C, а затем он размолот и спрессован в форме шарика. Синтезированы MnCr2S4, FeCr2S4, CoCr2S4, NiCr2S4, ZnCr2S4. Тиошпипинели образуются во всех случаях, за исключением NiCr2S4.

Известен способ [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] получения тиошпинели путем высокотемпературной комбинации металлов (чистотой 99,99%) с серой проводят несколько обжигов в вакуумированной кварцевой трубке с измельчениям в атмосфере сухого азота (около 1 часа в механической ступке), между обжигами для достижения однородности. Некоторые из тиохромитов получены по реакции соответствующих оксидных шпинелей с H2S при повышенных температурах в соответствии с общей реакцией: AB2O4+4H2S→AB2S4+4H2O

Известен способ получения тиохромата кадмия [Авт. свид. 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 часа 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.

Недостатком 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 из смеси порошков высокой чистоты [Anthony V. Powell, Douglas С. Colgan, Clemens Ritter. A Powder Neutron Diffraction Study of Structure and Magnetism in NiCr2S4. Journal of Solid State Chemistry, 1997, Vol.134, Pp.110-119]. Смесь никеля, хрома и серы, взятых в номинальной стехиометрии NiCr2S3.93, измельчают в агатовой ступке. Полученную смесь герметично закрывают в вакуумированной кварцевой ампуле и обжигают при температуре 1223 K в течение 24 часов. После измельчения образец обжигают при 1273 K в течение двух последовательных 3-дневных периодов с одним промежуточным измельчением. После окончательного обжига продукт охлаждают до 773 K в течение нескольких часов перед удалением из печи.

Недостатками указанного способа являются трудоемкость процесса, многостадийность синтеза, значительные энергетические затраты на нагревание смесей до 1000°C и гомогенизацию продукта в течение длительного времени.

В заявляемом способе указанные недостатки устраняются тем, что синтез никель-хромовой 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, кратком времени 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.

Сущность изобретения

В заявляемом способе получения никель-хромовой тиошпинели, включающем растирание, прессование исходных веществ, воспламенение, сжигание и синтез тиошпинели NiCr2S4 в режиме СВС в атмосфере воздуха, где в качестве исходных реагентов используется порошкообразная смесь сульфида никеля с добавлением порошков хрома и кристаллической серы, взятых до соответствующего стехиометрического состава NiCr2S4 с 5%-ным массовым избытком серы, вследствие ее частичной возгонки при высоких температурах.

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

- синтез никель-хромовой тиошпинели проводят методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза;

- в качестве реагентов используют порошкообразный сульфид никеля NiS с добавлением порошка хрома и кристаллической серы, взятых до стехиометрического состава NiCr2S4 с 5%-ным массовым 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 берут необходимое количество порошкообразного сульфида никеля NiS, хрома и элементарной серы с 5%-ным массовым 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. Таблетки помещают на огнеупорную подложку под нихромовую спираль, на которую подается напряжение для инициирования реакции. 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 следующим примером.

Пример 1.

Берут 1,56 г порошкообразного сульфида никеля NiS, перемешивают с 1,79 г порошкообразного хрома марки ТПМ и 1,73 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 никель-хромовой 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 никель-хромовой тиошпинели (~100%), имеющей моноклинную ячейку с параметрами решетки, a=5,94 Å, b=3,43 Å и c=11,14 Å.

Пример 2.

Для сравнения был проведен синтез тиошпинели из исходных металлов и серы в режиме СВС. Для этого берут 1,01 г порошкообразного никеля, перемешивают с 1,79 г порошкообразного хрома и 2,31 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, CoKα-излучение).

Заявляемое техническое решение заключается в упрощении способа и возможности получения никель-хромовой тиошпинели с минимальными энергетическими и временными затратами.

Способ получения никель-хромовой тиошпинели, включающий синтез из смеси исходных реагентов, отличающийся тем, что синтез никель-хромовой тиошпинели проводят в режиме СВС в атмосфере воздуха, а в качестве реагентов используют порошкообразный сульфид никеля NiS с добавлением порошка хрома и кристаллической серы, взятых до стехиометрического состава NiCrS с 5%-ным избытком серы вследствие частичной возгонки при высоких температурах.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЬ-ХРОМОВОЙ ТИОШПИНЕЛИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 28.
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
№216.013.5dc1

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
20.10.2015
№216.013.834d

Способ карбоксиметилирования целлюлозы в гомогенной среде под воздействием микроволнового излучения

Изобретение относится к химическому модифицированию целлюлозы и предназначено для получения натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы. Порошковую целлюлозу растворяют в расплаве соли LiClO·3HO под воздействием микроволнового излучения мощностью 560-700 Вт с получением раствора концентрации от 1,6...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565216
Дата охранного документа: 20.10.2015
Показаны записи 1-10 из 23.
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
№216.013.5dc1

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
20.10.2015
№216.013.834d

Способ карбоксиметилирования целлюлозы в гомогенной среде под воздействием микроволнового излучения

Изобретение относится к химическому модифицированию целлюлозы и предназначено для получения натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы. Порошковую целлюлозу растворяют в расплаве соли LiClO·3HO под воздействием микроволнового излучения мощностью 560-700 Вт с получением раствора концентрации от 1,6...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565216
Дата охранного документа: 20.10.2015
+ добавить свой РИД