СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КУПРАТОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И БАРИЯ Российский патент 2010 года по МПК C01F17/00 

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к разработке синтеза сверхпроводников на основе купратов редкоземельного элемента и бария (LnВа₂Сu₃O_7-δ, где Ln=Sm, Eu, Gd, Y, Tb, Dy, Но, Er).

Известен способ получения купратов редкоземельных элементов из смеси ВаСО₃, Y₂O₃ и СuО. Однако по приведенному способу процесс идет более 24 ч: на первой стадии смесь прокаливают при 850°С с последующим измельчением и выдержкой в течение 2 ч при 950°С (Итоги науки и техники. Серия «Химия твердого тела». Т.6. - М.: ВИНИТИ, 1988, с.36-37).

Также известен способ получения купратов редкоземельных элементов и бария из ВаСО₃, Y₂О₃ и СuО быстрым нагреванием до 950°С, выдержкой при 950°С в течение 2-6 ч, охлаждением, измельчением реакционной смеси и повторением этих операций трижды (Poeppel R.B. et al. Fabrication of YВа₂Сu₃O₇ superconducting ceramics chemistry of hegh-temperature Superconducting, ACS Symp, 1987, №351, p.261-266).

Предложенные способы имеют сложную технологию и высокую температуру синтеза.

Наиболее близким к предложенному является способ получения купратов редкоземельных элементов и бария путем разложения соединения Ва₂[LnCu₃(С₅Н₅N)₁₂(NO₃)₃]·nН₂O при 920°С LaВа₂Cu₃O_7-δ (Фотиев А.А., Слободин Б.В., Фотиев В.А. Химия и технология высокотемпературных сверхпроводников. Екатеринбург: Уро РАН. 1994, с.372-373). Недостатки предложенного способа - не распространяются на весь ряд РЗЭ, в том числе на Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er.

Новизна заявленного способа по сравнению с известными заключается в том, что для синтеза купратов РЗЭ (Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er) и бария используют гетерополиядерные комплексы, получаемые из растворов нитратов РЗЭ, меди (II), бария и пиридина в соотношении Ln(NO₃)₃:2Ba(NO₃)₂:3Cu(NO₃)₂:9(C₅H₅N·HNO₃)·nH₂O, где n=12…15, путем разложения этих соединений получаются высокодисперсные порошки орторомбической фазы без дополнительного насыщения кислородом. Порошки сверхпроводящей фазы хорошо прессуются холодным прессованием без добавки каких-либо связующих.

Техническим результатом является получение орторомбической фазы купратов редкоземельных элементов и бария в виде высокодисперсного порошка и без дополнительного насыщения кислородом.

Технический результат достигается прокаливанием гетерополиядерных комплексов из нитратов РЗЭ, меди (II), бария и пиридина состава Ln(NO₃)₃·2Ва(NO₃)₂·3Cu(NO₃)₂·9(С₅Н₅N·HNO₃)·nН₂O при 250-300°С измельчением и основным обжигом при температуре 900-930°С для таких РЗЭ, как тербий, диспрозий, гольмий, эрбий или при 850-880°С для самария, европия и гадолиния в течение 40 минут.

Предложенный способ реализуется следующим образом. Исходный гетерополиядерный комплекс нагревают до 250-300°С в печи шахтного типа, измельчают и помещают в печь шахтного типа (или муфельную печь), и проводят обжиг при температуре 900-930°С для таких РЗЭ, как тербий, диспрозий, гольмий, эрбий или при 850-880°С для самария, европия и гадолиния в течение 5, 20, 60, 80 минут. Степень превращения в сверхпроводящее состояние достигает около 70%. Для достижения практически полной степени превращения (100%) необходимо время реакции 40 минут.

При температуре 930°С степень превращения в сверхпроводящее состояние (100%) достигается в течение 40 минут. По данным рентгенофазового анализа показана индивидуальность орторомбической фазы LnBa₂Cu₃O_7-δ.

Заявленный способ имеет существенное преимущество по сравнению с известными - значительно снижается время синтеза и улучшается качество полученной орторомбической сверхпроводящей фазы.

Изобретение может быть использовано для синтеза сверхпроводников. Гетерополиядерный комплекс нитратов РЗЭ, меди (II), бария и пиридина состава Ln(NO₃)₃:2Ва(NO₃)₂:3Cu(NO₃)₂:9(С₅Н₅N·НNО₃)·nН₂O, где в качестве лантаноидов используют Tb, Dy, Но, Er, Sm, Eu, Gd, подвергают обжигу при 250-300°С, измельчают и прокаливают при температуре 900-930°С для таких РЗЭ, как тербий, диспрозий, гольмий, эрбий или при 850-880°С для самария, европия и гадолиния. Изобретение позволяет получить сверхпроводящую орторомбическую фазу купратов РЗЭ в виде высокодисперсного порошка без дополнительного насыщения их кислородом.

Способ получения купратов РЗЭ и бария, включающий прокаливание гетерополиядерного комплекса из нитратов РЗЭ, меди (II), бария и пиридина, отличающийся тем, что вначале ведут предварительный обжиг гетерополиядерного комплекса состава Ln(NO₃)₃·2Ва(NO₃)₂·3Cu(NO₃)₂·9(С₅Н₅N·НNО₃)·nН₂O при 250-300°С, измельчают и проводят основной обжиг при температуре 900-930°С для таких РЗЭ, как тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, или при 850-880°С для самария, европия, гадолиния.