×
12.01.2017
217.015.6105

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СУЛЬФИДА СВИНЦА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к получению порошков, содержащих наночастицы полупроводникового соединения, и может быть использовано в оптоэлектронике и медицине. Способ получения нанокристаллического сульфида свинца включает осаждение из водного раствора смеси неорганической соли свинца и сульфида натрия в присутствии цитрата натрия или динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (Трилон Б). В качестве неорганической соли свинца используют нитрат свинца при следующем соотношении компонентов: нитрат свинца:сульфид натрия:цитрат натрия или Трилон Б = 1:0,8-2:0,1-2. Изобретение позволяет упростить получение однофазных беспримесных наночастиц сульфида свинца с размерами от 4 до 105 нм, сократить длительность процесса. 1 ил., 1 табл., 3 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способам получения порошков, содержащих наночастицы полупроводникового соединения, и может быть использовано в оптоэлектронике и медицине.

Известен гидротермальный способ получения наностержней сульфида свинца. Известный способ включает получение раствора лаурилсульфата натрия и цетил триметил бромид аммония в деионизированной воде, добавление к раствору ацетата свинца и тиомочевины, помещение смеси в автоклав и выдержку в течение 6-24 часов при температуре 80-160°С с последующим охлаждением до комнатной температуры, промыванием продукта деионизированной водой и этанолом, центрифугированием с целью фильтрации и сушкой полученного осадка (Патент CN 101049960; МПК В82В 3/00, С01В 17/20, С01G 21/21; 2007 г. ).

К недостаткам известного способа относятся длительность и сложность процесса, обусловленная необходимостью использования дополнительного оборудования (автоклав, центрифуга), а также использование токсичных стабилизаторов.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является известный способ получения нанокристаллических частиц сульфида свинца из водных растворов ацетата свинца и сульфида натрия в присутствии цитрата натрия или динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (Трилон Б) в качестве комплексообразователей, полученный осадок промывают дистиллированной водой, фильтруют и сушат при температуре 50°С на воздухе. Для получения частиц большего размера в нанодиапазоне полученный продукт выдерживается в матричном растворе от 3-х до 32-х суток или в дистиллированной воде в течение 62-х суток. Для удаления адсорбированной влаги полученный порошок отжигают в вакууме при температуре 140-145°С в течение 60-90 минут (Sadovnikov S.I., Gusev A.I. Chemical deposition of nanocrystalline lead sulfide powders with controllable particle size. Journal of Alloys and Compounds. 2014. V.586. P.105-112.)(прототип).

Недостатками известного способа являются, во-первых, длительность процесса получения частиц сульфида свинца в диапазоне 10-60 нм, во-вторых, образование примесных кислородсодержащих фаз, загрязняющих конечный продукт.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать простой способ получения нанокристаллического сульфида свинца, обеспечивающий сокращение длительности процесса и получение чистого, беспримесного продукта.

Поставленная задача решена в предлагаемом способе получения нанокристаллического сульфида свинца, включающем осаждение из водного раствора смеси неорганической соли свинца и сульфида натрия в присутствии цитрата натрия или динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (Трилон Б), в котором в качестве неорганической соли свинца используют нитрат свинца при следующем соотношении исходных компонентов нитрат свинца:сульфид натрия:цитрат натрия или Трилон Б=1:0.8÷2:0.1÷2.

В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен способ получения нанокристаллического порошка сульфида свинца, в котором в качестве исходного компонента используют нитрат свинца и исходные компоненты берут в предлагаемом соотношении.

Исследования, проведенные авторами предлагаемого способа, позволили выявить неожиданный эффект существенного увеличения скорости роста частиц сульфида свинца в нанодиапазоне в случае использования в качестве исходной неорганической соли свинца нитрата свинца. При этом высокая скорость образования наночастиц позволяет значительно сократить время прохождения процесса, который обусловлен только реакцией осаждения из раствора, время которой составляет 5-35 минут, в этом случае отпадает необходимость в длительной выдержке образовавшихся частиц сульфида свинца в матричном растворе. Увеличение скорости роста частиц, видимо, обусловлено достаточно высокой степенью диссоциации нитрата свинца. При осаждении сульфида свинца из раствора происходит как образование новых центров кристаллизации, так и рост уже образовавшихся кристаллов. Поскольку степень диссоциации нитрата свинца достаточно высока, то в зависимости от начальных концентраций реагентов можно добиться таких условий, когда скорость роста уже образовавшихся кристаллов превышает скорость образования новых центров кристаллизации, тем самым повышая скорость роста наночастиц. Кроме того, при использовании нитрата свинца в конечном продукте не наблюдается образования загрязняющих его кислородсодержащих фаз. Однако выход за предлагаемые пределы соотношения исходных компонентов приводит либо к получению порошков, загрязненных кислородсодержащими фазами, либо к выходу размера частиц из нанодиапазона. Так, если процесс получения нанопорошка осуществляют в присутствии стабилизатора при соотношении менее чем 1:0.8:0.1, то порошки содержат примесные наночастицы сульфита свинца PbSO3 и сульфата свинца PbSO4. Если процесс получения нанопорошка осуществляют в присутствии стабилизатора при соотношении более чем 1:2:2, то образуются крупные частицы сульфида свинца, превышающие диапазон наноразмеров.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. К исходному раствору нитрата свинца Pb(NO3)2 при постоянном перемешивании последовательно добавляют раствор стабилизатора цитрата натрия Na3C6H5C7 (Na3Cit) или динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты C10H14O8N2Na2×2H2O (Трилон Б), а затем раствор сульфида натрия Na2S при следующем соотношении исходных компонентов нитрат свинца:сульфид натрия:цитрат натрия или Трилон Б=1:0.8÷2:0.1÷2. Смешивание осуществляют при температуре 20-35°С и рН, равном 3÷11. Для нужного рН раствора применяют гидроксид натрия или азотную кислоту. При смешивании реагентов образование наночастиц сульфида свинца происходит в течение 5-35 минут, в результате образуется темно-черный раствор, который оседает в виде осадка. Размеры частиц полученных порошков определяют с помощью сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, рентгено-дифракционного анализа и метода Брунау-эра-Эммета-Теллера (БЭТ). Химический элементный состав определяют энергодисперсионным рентгеновским анализом.

Особенностью предлагаемого способа является возможность получения беспримесных наночастиц сульфида свинца с заранее заданным размером. Размер получаемых наночастиц сульфида свинца в предлагаемом способе непосредственно зависит от соотношения исходных компонентов. Изменение соотношения содержания исходных компонентов в предлагаемых пределах, а именно нитрат свинца:сульфид натрия:цитрат натрия или Трилон Б=1:0.8÷2:0.1÷2, позволяет при конкретном соотношении из предлагаемого интервала получать наночастицы заданного размера в диапазоне от 4 до 105 нм. Задавая конкретное соотношение компонентов на начальном этапе, можно получать необходимый размер частиц и регулировать его в диапазоне от 4 до 105 нм (см. табл.)

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами конкретного исполнения.

Пример 1.

Берут 20 мл (0.5 моль л-1) водного раствора нитрата свинца Pb(NO3)2 и добавляют 70 мл дистиллированной воды. Затем при постоянном перемешивании добавляют 10 мл (0.5 моль л-1) раствора цитрата натрия (Na3Cit). Берут 20 мл (0.5 моль л-1) водного раствора сульфида натрия Na2S и добавляют 80 мл дистиллированной воды. При этом рН полученного раствора равно 6,4. При этом достигается следующее соотношение исходных компонентов нитрат свинца:сульфид натрия:цитрат натрия = 1:1:0.5. Смешивание двух приготовленных растворов осуществляют при температуре 23°С в течение 5 минут. Концентрации компонентов в конечном матричном растворе равны, ммоль л-1: Pb(NO3)2 - 50; Na2S - 50; Na3Cit - 25. Данные по размеру частиц приведены в таблице (образец 3). На фиг.1 показаны сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия нанокристаллического порошка сульфида свинца и его отдельных наночастиц, а также энергодисперсионный анализ нанопорошка.

Пример 2.

Берут 20 мл (0.5 моль л-1) водного раствора нитрата свинца Pb(NO3)2 и при постоянном перемешивании добавляют 3 мл (3 моль л-1) азотной кислоты HNO3, затем добавляют 65 мл раствора (0.2 моль л-1) Трилона Б. Полученную смесь доводят до 100 мл дистиллированной водой. Берут 20 мл (0.5 моль л-1) водного раствора сульфида натрия Na2S и добавляют 70 мл дистиллированной воды. При этом рН конечного раствора равно 4, а соотношение исходных компонентов нитрат свинца:сульфид натрия:Трилон Б равно 1:1:1.3. Смешивание двух приготовленных растворов осуществляют при температуре 23°С в течение 35 минут. Концентрации компонентов в конечном матричном растворе равны, ммоль л-1: Pb(NO3)2 - 50; Na2S - 50; Na2-ЭДТА - 65. Данные по размеру частиц приведены в таблице (образец 8).

Пример 3.

Берут 20 мл (0.5 моль л-1) водного раствора нитрата свинца Pb(NO3)2 и при постоянном перемешивании добавляют 9 мл (3 моль л-1) азотной кислоты HNO3, затем добавляют 100 мл раствора (0.2 моль л-1) Трилона Б. Полученную смесь доводят до 150 мл дистиллированной водой. Берут 20 мл (0.5 моль л-1) водного раствора сульфида натрия Na2S и добавляют 30 мл дистиллированной воды. При этом рН конечного раствора равно 3, а соотношение исходных компонентов нитрат свинца:сульфид натрия:Трилон Б равно 1:1:1.5. Смешивание приготовленных растворов осуществляют при температуре 23°С в течение 20 минут. Концентрации компонентов в конечном матричном растворе равны, ммоль л-1: Pb(NO3)2 - 50; Na2S - 50; Na2-ЭДТА - 100. Данные по размеру частиц приведены в таблице (образец 9).

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет реализовать простой управляемый технологический процесс получения однофазных беспримесных наночастиц сульфида свинца заданного размера в диапазоне от 4 до 105 нм.

Способ получения нанокристаллического сульфида свинца, включающий осаждение из водного раствора смеси неорганической соли свинца и сульфида натрия в присутствии цитрата натрия или динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (Трилон Б), отличающийся тем, что в качестве неорганической соли свинца используют нитрат свинца при следующем соотношении исходных компонентов: нитрат свинца:сульфид натрия:цитрат натрия или Трилон Б = 1:0,8-2:0,1-2.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СУЛЬФИДА СВИНЦА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 99.
10.11.2013
№216.012.7cd8

Способ получения нанодисперсного порошка карбида вольфрама (варианты)

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Нанодисперсные порошки могут быть использованы для изготовления инструментов, близких по твердости и износоустойчивости к инструментам на основе алмаза. Способ (вариант 1) позволяет получить нанодисперсный порошок карбида вольфрама. Смесь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497633
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.02.2014
№216.012.a27a

Способ нанесения пленки металла

Изобретение относится к способам получения пленок металлов, например, в виде покрытий, и может быть использован в металлургии и машиностроении при изготовлении материалов с необычными физико-химическими, электрофизическими, фотофизическими, магнитными или каталитическими свойствами. Согласно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507309
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.03.2014
№216.012.ab87

Способ получения нанодисперсных порошков металлов или их сплавов

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Порошкообразный хлорид металла или порошкообразную смесь по крайней мере двух хлоридов металлов обрабатывают в атмосфере водяного пара, который подают в реакционное пространство со скоростью 50-100 мл/мин, при температуре 400-800°C в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509626
Дата охранного документа: 20.03.2014
20.03.2014
№216.012.ac2b

Способ активации порошка алюминия

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам активации горения дисперсных порошков алюминия, которые могут быть использованы в различных областях промышленности. Способ активации порошка алюминия включает пропитку исходного порошка активатором на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509790
Дата охранного документа: 20.03.2014
10.04.2014
№216.012.b088

Катодный материал для резервной батареи, активируемой водой

Изобретение относится к электротехнике и электрохимии и касается катодного материала водоактивируемых резервных батарей, которые преимущественно предназначены для энергопитания метеорологических радиозондов, шаров-пилотов, морских сигнальных устройств, спасательных средств, буев, аварийных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510907
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.08.2014
№216.012.e86c

Твердая смазка для абразивной обработки металлов и сплавов

Настоящее изобретение относится к твердой смазке для абразивной обработки металлов и сплавов, содержащей хлорфторуглеродное масло, низкомолекулярный полиэтилен, минеральное масло, высокодисперсный порошок смеси продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния или нитрида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525293
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.08.2014
№216.012.eabf

Способ получения сульфата ванадила

Изобретение может быть использовано в производстве катализаторов. Способ получения сульфата ванадила включает экстракцию из сернокислого раствора ванадия (IV) неразбавленной ди-2-этилгексилфосфорной кислотой в присутствии сульфата натрия и последующую фильтрацию под вакуумом. Экстракцию ведут...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525903
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.11.2014
№216.013.0ad6

Способ легирования алюминия или сплавов на его основе

Изобретение относится к области металлургии, в частности к легированию алюминия и сплавов на его основе. В способе осуществляют введение в расплав легирующего компонента в составе порошковой смеси путем продувки смесью в струе транспортирующего газа. При этом используют порошковую смесь,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534182
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.12.2014
№216.013.0ce6

Способ диагностики реальной структуры кристаллов

Использование: для диагностики реальной структуры кристаллов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют электронно-микроскопическое и микродифракционное исследования кристалла, при этом в случае присутствия на электронно-микроскопическом изображении исследуемого нанотонкого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534719
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.02.2015
№216.013.25f6

Биосовместимый пористый материал и способ его получения

Группа изобретений относится к области медицины. Описан биосовместимый пористый материал, содержащий никелид титана с пористостью 90-95% и открытой пористостью 70-80% со средним размером пор 400 мкм, который пропитан гидроксиапатитом в количестве 26-46 мас.% от массы никелида титана. Описан...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541171
Дата охранного документа: 10.02.2015
Показаны записи 1-10 из 37.
10.11.2013
№216.012.7cd8

Способ получения нанодисперсного порошка карбида вольфрама (варианты)

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Нанодисперсные порошки могут быть использованы для изготовления инструментов, близких по твердости и износоустойчивости к инструментам на основе алмаза. Способ (вариант 1) позволяет получить нанодисперсный порошок карбида вольфрама. Смесь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497633
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.02.2014
№216.012.a27a

Способ нанесения пленки металла

Изобретение относится к способам получения пленок металлов, например, в виде покрытий, и может быть использован в металлургии и машиностроении при изготовлении материалов с необычными физико-химическими, электрофизическими, фотофизическими, магнитными или каталитическими свойствами. Согласно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507309
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.03.2014
№216.012.ab87

Способ получения нанодисперсных порошков металлов или их сплавов

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Порошкообразный хлорид металла или порошкообразную смесь по крайней мере двух хлоридов металлов обрабатывают в атмосфере водяного пара, который подают в реакционное пространство со скоростью 50-100 мл/мин, при температуре 400-800°C в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509626
Дата охранного документа: 20.03.2014
20.03.2014
№216.012.ac2b

Способ активации порошка алюминия

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам активации горения дисперсных порошков алюминия, которые могут быть использованы в различных областях промышленности. Способ активации порошка алюминия включает пропитку исходного порошка активатором на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509790
Дата охранного документа: 20.03.2014
10.04.2014
№216.012.b088

Катодный материал для резервной батареи, активируемой водой

Изобретение относится к электротехнике и электрохимии и касается катодного материала водоактивируемых резервных батарей, которые преимущественно предназначены для энергопитания метеорологических радиозондов, шаров-пилотов, морских сигнальных устройств, спасательных средств, буев, аварийных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510907
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.08.2014
№216.012.e86c

Твердая смазка для абразивной обработки металлов и сплавов

Настоящее изобретение относится к твердой смазке для абразивной обработки металлов и сплавов, содержащей хлорфторуглеродное масло, низкомолекулярный полиэтилен, минеральное масло, высокодисперсный порошок смеси продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния или нитрида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525293
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.08.2014
№216.012.eabf

Способ получения сульфата ванадила

Изобретение может быть использовано в производстве катализаторов. Способ получения сульфата ванадила включает экстракцию из сернокислого раствора ванадия (IV) неразбавленной ди-2-этилгексилфосфорной кислотой в присутствии сульфата натрия и последующую фильтрацию под вакуумом. Экстракцию ведут...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525903
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.11.2014
№216.013.0ad6

Способ легирования алюминия или сплавов на его основе

Изобретение относится к области металлургии, в частности к легированию алюминия и сплавов на его основе. В способе осуществляют введение в расплав легирующего компонента в составе порошковой смеси путем продувки смесью в струе транспортирующего газа. При этом используют порошковую смесь,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534182
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.12.2014
№216.013.0ce6

Способ диагностики реальной структуры кристаллов

Использование: для диагностики реальной структуры кристаллов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют электронно-микроскопическое и микродифракционное исследования кристалла, при этом в случае присутствия на электронно-микроскопическом изображении исследуемого нанотонкого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534719
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.02.2015
№216.013.25f6

Биосовместимый пористый материал и способ его получения

Группа изобретений относится к области медицины. Описан биосовместимый пористый материал, содержащий никелид титана с пористостью 90-95% и открытой пористостью 70-80% со средним размером пор 400 мкм, который пропитан гидроксиапатитом в количестве 26-46 мас.% от массы никелида титана. Описан...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541171
Дата охранного документа: 10.02.2015
+ добавить свой РИД