СОЕДИНЕНИЕ НИОБИЯ Российский патент 2011 года по МПК C07F9/00 

Настоящее изобретение относится к новому соединению ниобия, к способу его получения и к композициям, содержащим указанное соединение ниобия.

Наряду с другими областями применения, соединения ниобия пригодны для использования в качестве легирующих добавок для некоторых катализаторов и керамических материалов. Керамические материалы, включая электрокерамику, используются в таких изделиях, как многослойные керамические конденсаторы, пьезокерамика и ферриты.

Для такого применения носитель катализатора или активные частицы смешивают с легирующей добавкой и прокаливают на следующей стадии. Прокаливание обычно проводят в условиях, при которых соединение ниобия превращается в чистый пентаоксид ниобия. Такие случаи применения включают, но не ограничиваются только ими, гидрогенолиз этана, дегидрирование углеводородов, катализ твердыми кислотами при поликонденсации или аммоксидирование. Такие катализаторы, в которых используются соединения ниобия, в частности, применяются для превращения бутана в акрилонитрил в присутствии аммиака и кислорода, превращения бутана в акролеин в присутствии кислорода (окисление), окислительного дегидрирования алканов, такого как превращение пропана в пропен. Такие случаи применения описаны, например, в публикации Chemical Reviews 1999, (99), 3603-3624, которая включена в настоящее изобретение путем ссылки для всех целей. Смешивание с соединением ниобия часто проводят в водном растворе, суспензии или эмульсии.

Для таких случаев применения важно, чтобы соединение ниобия обладало очень хорошей растворимостью в воде, при прокаливании в подходящих условиях давало чистый пентаоксид ниобия без примесей комплексообразующих реагентов и противоионов и обладало большим массовым содержанием ниобия, так чтобы при добавлении небольших количеств соединения ниобия можно было приготовить водный раствор, обладающий большой концентрацией ниобия.

В публикации Limar et al. в Russian Journal of Inorganic Chemistry, том 9 №10, Октябрь 1964, стр.1288-1291, описаны оксалатные комплексы ниобия Na[Nb(O)(C₂O₄)₂(H₂O)]*4Н₂О, а также (NН₄)₃[Nb(O)(С₂O₄)₃]*xН₂O. Однако эти комплексы не полностью соответствуют указанным выше условиям. При использовании натрия в качестве противокатиона в пентаоксиде ниобия после прокаливания остаются примеси натрия. Анион аммониевого комплекса обладает зарядом -3, что приводит к меньшему содержанию ниобия. Координация с тремя оксалатными ионами также приводит к уменьшению массового содержания ниобия. Кроме того, необходимо значительно повысить растворимость в воде, которая у этих систем равна лишь 20 г Nb/л и 40 г Nb/л соответственно.

Задачей настоящего изобретения является предоставление соединения ниобия, обладающего очень хорошей растворимостью в воде (более 30 г Nb/л), что обеспечивает получение пентаоксида ниобия чистотой по меньшей мере 99%, следовательно, при прокаливании в подходящих условиях содержащего до 1% примесей комплексообразующих реагентов и противоионов и обладающего большим массовым содержанием ниобия (более 22 мас.%). Эта задача решена посредством соединения ниобия, аммоний(бисаквооксобисоксалато)ниобата (NH₄)[Nb(O)(C₂O₄)₂(H₂O)₂], и соответствующего тригидрата, аммоний(бисаквооксобисоксалато)ниобаттригидрата (NH₄)[Nb(O)(C₂O₄)₂(H₂O)₂]*3Н₂O, формулы 1.

Соединение согласно настоящему изобретению при прокаливании в подходящих условиях дает пентаоксид ниобия чистотой 99% и содержащий до 1% примесей комплексообразующих реагентов или противоионов. Предпочтительно, если соединение обладает чистотой, равной по меньшей мере 99,9%, более предпочтительно - по меньшей мере 99,99%. На чертеже приведена трехмерная структура соединения согласно настоящему изобретению, полученная с помощью рентгеноструктурного анализа. Числа представляют собой соответствующие длины связей в ангстремах.

Соединение согласно настоящему изобретению обладает замечательной растворимостью в воде, равной 52 г Nb/л (граммов ниобия на литр) при 20°С, и максимальной растворимостью, равной 114,8 г Nb/л при температуре 50°С по сравнению с соединениями предшествующего уровня техники с растворимостями, указанными выше.

Соединение согласно настоящему изобретению обладает содержанием ниобия, равным 24,3 мас.%, а соединение предшествующего уровня техники, (NН₄)₃[Nb(O)(С₂O₄)₃], обладает содержанием ниобия, равным лишь 21,8 мас.%. Большое содержание ниобия в материале экономически выгодно, поскольку все остальные элементы комплекса, такие как азот и углерод, могут быть удалены при прокаливании.

Противоионы кроме аммония обычно являются неподходящими, поскольку другие противоионы, такие как ионы щелочных металлов, или при прокаливании станут примесями, тогда как аммоний испаряется в виде газообразного аммиака, или такие катионы обладают большей молекулярной массой, чем ионы аммония, что приведет к меньшему массовому процентному содержанию ниобия.

Настоящее изобретение также относится к способу получения соединения согласно настоящему изобретению.

Соединения предшествующего уровня техники получали растворением гидроксида ниобия и оксалата аммония в воде и, на следующей стадии, или уменьшением объема путем последующего уменьшения количества воды, или путем добавления ацетона для снижения растворимости соединения ниобия, которое в обоих случаях осаждается. Концентрация ниобия составляет около 2 моль Nb/л (молей ниобия на литр).

В отличие от этого в способе согласно настоящему изобретению гидроксид ниобия и щавелевую кислоту растворяют в воде и через раствор пропускают газообразный аммиак. Аммиак растворяется и нейтрализует щавелевую кислоту, что приводит к нагреванию до температуры, равной от около 35 до около 50°С, предпочтительно - от около 40 до около 45°С. Для ускорения реакции также можно нагреть реакционную смесь до температуры не выше 80°С, предпочтительно - ниже 70°С и более предпочтительно примерно до 60°С.

Последовательность добавления предпочтительно является следующей: гидроксид ниобия, щавелевая кислота и аммиак. Эдукты обычно добавляют к воде при перемешивании. Добавление эдуктов можно проводить одной порцией, хотя предпочтительно добавление несколькими порциями, в особенности если необходимо получить большие количества соединения согласно настоящему изобретению.

Молярное отношение количества ниобия к количеству щавелевой кислоты составляет 1:2,8, причем расчет основан на молекулярной массе щавелевой кислоты, включая кристаллизационную воду.

Концентрация ниобия должна составлять менее около 2 моль Nb/л, предпочтительно - от около 1,4 до около 1,9 моль Nb/л, более предпочтительно - от около 1,5 до около 1,7 моль Nb/л, более предпочтительно - около 1,6 моль Nb/л или менее.

Вместо газообразного аммиака можно использовать водный раствор аммиака при условии, что концентрация ниобия является подходящей, как это указано выше.

В способе согласно настоящему изобретению предпочтительно использовать водный раствор, содержащий 25 мас.% аммиака.

Значение рН реакционной смеси равно менее около 3,5, предпочтительно, если значение рН реакционной смеси равно от около 1 до около 3, более предпочтительно - от около 1 до около 2.

Количество добавляемого аммиака соответствует этому значению рН и его легко может рассчитать специалист в данной области техники.

После завершения добавления аммиака реакционной смеси дают охладиться до температуры, равной около 25°С или менее, более предпочтительно - от 10 до 23°С, или от 15 до 22°С, или от 18 до 20°С.

В зависимости от количества реакционной смеси для обеспечения охлаждения за разумный период времени, т.е. для охлаждения до необходимой температуры за 24 ч или менее, необходимо активное охлаждение. Активное охлаждение можно проводить с помощью любых подходящих средств, известных специалисту в данной области техники, таких как наружное охлаждение реактора или циркуляция хладагента через теплообменник, который помещен в реактор.

Охлаждение от 40 до 20°С предпочтительно проводить за 4 ч. Во время охлаждения средняя скорость охлаждения находится в диапазоне от около 3 до около 10°С/ч, предпочтительно - от около 4 до около 8°С/ч, более предпочтительно, если она равна около 5°С/ч.

Продукт реакции, осадившийся во время охлаждения, отфильтровывают из реакционной смеси и затем сушат при температуре, равной менее около 80°С, предпочтительно - менее около 75°С, более предпочтительно - равной около 70°С. Сушку можно проводить на воздухе, в инертном газе, таком как аргон или азот, или при пониженном давлении в присутствии воздуха или инертного газа.

Дополнительную очистку можно проводить с помощью дополнительной перекристаллизации. Предпочтительно, если указанную перекристаллизацию проводят с использованием воды в качестве растворителя. Для удаления воды таким же образом можно проводить указанную выше стадию сушки.

Неожиданно было установлено, что получен продукт реакции с более высоким содержанием ниобия, хотя концентрация ниобия в реакционной смеси ниже, чем в способах предшествующего уровня техники. По этой причине способ согласно настоящему изобретению также является более экономичным, поскольку расходуется меньше энергии, не используются органические растворители и можно обеспечить большее содержание ниобия в полученном соединении.

Настоящее изобретение также относится к композициям, содержащим соединение согласно настоящему изобретению, аммоний(бисаквооксобисоксалато)ниобат

(NН₄)[Nb(O)(С₂O₄)₂(Н₂O)₂].

В более простом случае композиция согласно настоящему изобретению содержит аммоний(бисаквооксобисоксалато)ниобат (NH₄)[Nb(O)(C₂O₄)₂(H₂O)₂] и воду. Такая композиция может представлять собой насыщенный водный раствор соединения или может представлять собой водную взвесь, но может и содержать дополнительные ингредиенты, такие как вспомогательные вещества, такие как эмульгаторы, или противомикробные средства, такие как фунгициды, гербициды или бактерициды. Предпочтительно, если композиция содержит щавелевую кислоту и/или оксалат аммония. Более предпочтительно, если щавелевая кислота и/или оксалат аммония содержатся в количестве, составляющем от 5 до 10 мас.%, более предпочтительно - от 7 до 9 мас.%, еще более предпочтительно - 8 мас.%. Указанные в мас.% значения представляют собой количество и щавелевой кислоты, и оксалата аммония.

Соединение может оказывать раздражающее воздействие на кожу или органы дыхания людей, или может влиять на здоровье и условия жизни людей, или оказывать вредное воздействие на растения, животных или окружающую среду. По этим причинам соединение согласно настоящему изобретению предпочтительно получать в форме, в меньшей степени склонной к образованию пыли, приводящему к неконтролируемому воздействию соединения на окружающую среду. Кроме того, получение соединения согласно настоящему изобретению в определенном количестве позволяет легко проводить дозирование по массе или по объему.

Такие растворы и взвеси пригодны для дозирования по объему.

При дозировании по массе, которое используется даже чаще и при использовании которого воздействия и образования пыли необходимо избегать не только во время реального дозирования материала, но и во время взвешивания, предпочтительно помещать определенное количество соединения согласно настоящему изобретению в контейнер, который после использования разрушается, например пакет.

Более предпочтительно, если композиция согласно настоящему изобретению также включает определенное количество соединения согласно настоящему изобретению, находящееся в пакете. Предпочтительно, этот пакет растворим в реакционной среде соединения ниобия согласно настоящему изобретению, применяющегося для изготовления катализаторов или ферритов. Наиболее предпочтительно, если пакет изготовлен из растворимого в воде полимера, например, пакеты, описанные в международных заявках WO 9845185, WO 9737903 и патенте US-B-5666785, а также в публикации "Verpackungs-Rundschau", ноябрь 1997, стр.40, которая включена в настоящее изобретение путем ссылки для всех целей.

Особенно предпочтительно, чтобы, хотя пакет растворяется при помещении в воду, внутренняя сторона была сделана водостойкой. В этом случае водный раствор или взвесь можно поместить в растворимый в воде пакет и внести в водную реакционную среду. Таким образом, настоящее изобретение также относится к композиции, содержащей контейнер, изготовленный из растворимой полимерной пленки, содержащий соединение согласно настоящему изобретению, его раствор или взвесь. В предпочтительном варианте осуществления полимерная пленка представляет собой пленку, содержащую поливиниловый спирт. В другом предпочтительном варианте осуществления композиция представляет собой взвесь или порошок соединения ниобия согласно настоящему изобретению, находящийся внутри закрытого пакета, содержащего пленку из поливинилового спирта.

В другом варианте осуществления композиция представляет собой твердое соединение ниобия согласно настоящему изобретению, находящееся внутри закрытого пакета, содержащего пленку из поливинилового спирта.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения композиция представляет собой твердое формованное изделие, содержащее соединение ниобия согласно настоящему изобретению. Это твердое формованное изделие можно изготовить путем смешивания соединения ниобия с обычными вспомогательными веществами, добавками, смазывающими веществами и т.п.и прессования полученной таким образом смеси. Формованное изделие может обладать любой формой, подходящей для применения по назначению, например, кубической, сферической, цилиндрической или комбинированной. Размер формованного изделия обычно находится в диапазоне, подходящем для применения по назначению, обычно между от 0,5 до 10 см в диаметре от центра соответствующего формованного изделия до самого его удаленного края. Предпочтительно, если соединение ниобия обладает размером и формой таблетки. Более предпочтительно, если форма является цилиндрической с диаметром, превышающим высоту, и высотой, находящейся в диапазоне от около 0,1 до около 3 см или от около 0,3 до около 2 см, более предпочтительно - от около 0,4 до около 0,8 см, и одновременно диаметр предпочтительно составляет от около 0,3 до около 5 см или от около 0,5 до около 4 см, более предпочтительно - от около 0,8 до около 2 см, более предпочтительно - около 1,5 см или около 1 см. В альтернативном варианте осуществления таблетка является сферической с диаметром, равным от около 0,1 до около 3 см, или с диаметром, равным от около 0,3 до около 2 см.

Соединение ниобия согласно настоящему изобретению можно смешать со смазывающими веществами или вспомогательными веществами, такими как растворимые в воде воска или полимеры, например параформальдегид, полиацеталь, полиэтиленгликоль, поливиниловый спирт, высокоокисленные полимерные воска или соли щелочных или щелочноземельных металлов жирных кислот. В предпочтительном варианте осуществления добавками являются такие добавки, которые при взаимодействии с водой приводят к увеличению объема и тем самым разрушают формованное изделие, например таблетку, содержащую соединение ниобия согласно настоящему изобретению. Такие добавки также известны, как агенты, обеспечивающие распадаемость, и также используются в медицинских средствах и обычно содержат производные целлюлозы, такие как карбоксиметилцеллюлоза и ее производные, или производные крахмала, такие как натриевые соли гликолятов крахмала, например натриевую соль гликолята крахмала, последняя имеется в продаже под названием EXPLOTAB® или VIVASTAR® и выпускается фирмой JRS Pharma LP. Подходящие агенты, обеспечивающие распадаемость, также описаны в ЕР-А-1006148, которая включена в настоящее изобретение путем ссылки для всех объектов.

В другом варианте осуществления этими добавками являются такие добавки, которые при взаимодействии с водой приводят к выделению пузырьков газа и тем самым разрушают формованное изделие, содержащее соединение ниобия согласно настоящему изобретению, такие как твердые кислотные соединения и карбонат. Точнее, настоящее изобретение также относится к смеси соединения ниобия согласно настоящему изобретению с карбонатом и твердым кислотным соединением, которую предпочтительно прессуют в формованные изделия, такие как таблетки. Обычно можно использовать все растворимые в воде карбонаты, такие как карбонат натрия, карбонат калия, карбонат аммония и их смеси. Твердым кислотным соединением может быть твердая кислота, такая как лимонная кислота или винная кислота, или соль неорганической кислоты, такая как гидросульфат натрия, предпочтительно - щавелевая кислота, которая может содержаться в качестве примеси после получения соединения. Однако обычно необходимо добавить достаточное количество твердого кислотного соединения, такого как щавелевая кислота. В предпочтительном варианте осуществления щавелевую кислоту и карбонат аммония смешивают с соединением ниобия согласно настоящему изобретению, и прессуют в формованное изделие, предпочтительно - таблетку. Эта композиция обеспечивает быстрое разрушение формованного изделия и быстрое растворение соединения ниобия согласно настоящему изобретению. Поскольку соединение ниобия часто добавляют к водным растворам, которые сушат и прокаливают, такая смесь карбоната аммония и щавелевой кислоты является предпочтительной, поскольку эти соединения при совместном внесении в воду будут образовывать оксалат аммония, который можно прокалить и при этом не будет образовываться остаток, содержащий соли металлов.

Если предполагаемое применение соединения ниобия согласно настоящему изобретению содержит внесение указанного соединения ниобия в кислый водный раствор, то достаточно, чтобы содержался только карбонат аммония и/или другой растворимый карбонат, и не требуется твердое кислотное соединение. В этом случае можно использовать нерастворимый в воде карбонат, такой как карбонат кальция, хотя предпочтительным является растворимый в воде карбонат.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения композиция представляет собой прессованное формованное изделие, состоящее, по существу, из соединения ниобия согласно настоящему изобретению. Неожиданно было установлено, что соединение ниобия согласно настоящему изобретению можно легко спрессовать в формованные изделия разных размеров и формы и легко растворить в воде при соприкосновении с ней даже без добавления каких-либо добавок или вспомогательных веществ и указанные формованные изделия обладают очень хорошей механической стабильностью, чтобы избежать образования пыли. Формованное изделие предпочтительно состоит из соединения ниобия согласно настоящему изобретению, и его можно получить из этого соединения путем прессования. Предпочтительно, если указанное формованное изделие представляет собой таблетку, обладающую указанными выше размером и формой. Поэтому таблетка, состоящая из соединения ниобия согласно настоящему изобретению, может только содержать обычные примеси, образующиеся при получении указанного соединения ниобия в качестве дополнительных ингредиентов.

Настоящее изобретение также относится к способу изготовления формованных изделий из соединения ниобия согласно настоящему изобретению, предусматривающему стадии:

- предоставления соединения ниобия согласно настоящему изобретению;

- при необходимости смешивания указанного соединения ниобия с твердым кислотным соединением и твердым карбонатом с получением первой смеси;

- переноса указанного соединения ниобия или указанной первой смеси в пресс-форме;

- прессования содержимого пресс-формы с получением формованного изделия.

Такой способ можно легко осуществить с помощью обычного оборудования, которое является хорошо известным, имеется в продаже и, например, используется для приготовления лекарственных препаратов. При необходимости стенки пресс-формы и пуансон, который прессует содержимое штампа, можно обработать смазывающим веществом или смазкой для форм. Подходящими смазками для форм являются, например, соли щелочных или щелочноземельных металлов жирных кислот.

Поскольку способ получения соединения ниобия согласно настоящему изобретению является более экономичным, приводит к меньшему расходу энергии, в нем не используются органические растворители, и можно обеспечить большее содержание ниобия в полученном соединении, настоящее изобретение также способствует защите окружающей среды.

Таким образом, настоящее изобретение также относится к способу защиты окружающей среды, предусматривающему получение соединений ниобия способом, в котором потребляется меньше энергии и не используются органические растворители. В предпочтительном варианте осуществления этот способ также приводит к соединениям, обладающим повышенным содержанием ниобия.

Настоящее изобретение также относится к способу составления спецификации продукта для партии, серии или отгрузки химического материала, предпочтительно - соединения согласно настоящему изобретению, предусматривающему специфицирование по меньшей мере одного значения характеристики для указанной партии, серии или отгрузки. Значением характеристики может быть значение характеристики, специфической для химического соединения, такой как химическая формула, молекулярная масса, массовое содержание определенного элемента, температура плавления, температура кипения и т.п., или значение характеристики, специфической для партии, серии или отгрузки, такой как чистота, номер партии или номер серии, перечень ингредиентов композиции, размер зерен, форма частиц, распределение частиц по размерам и т.п.

Такой способ, в частности, предусматривает стадию специфицирования по меньшей мере одного значения характеристики для данной партии, серии или отгрузки, архивирование значений характеристик для указанных партий, серий или отгрузок совместно с информацией, идентифицирующей партию, серию или отгрузку, выбор по меньшей мере одного значения характеристики по меньшей мере для одной партии, серии или отгрузки, сбор данных для спецификации продукта путем расположения по меньшей мере одного значения характеристики указанной идентифицированной партии, серии или отгрузки в соответствии с информацией, идентифицирующей партию, серию или отгрузку, и составление спецификации продукта путем представления по меньшей мере одного значения характеристики совместно с информацией, идентифицирующей партию, серию или отгрузку.

В настоящем изобретении представление может означать изготовление бумажной копии спецификации продукта, например, путем печати с помощью компьютера или обычной печати, а также включает выведение спецификации продукта на экран компьютера.

Представление можно выполнить с помощью компьютерной программы, обладающей доступом к архиву по меньшей мере одного значения характеристики совместно с информацией, идентифицирующей партию, серию или отгрузку, или с помощью Интернет-страницы, выводимой на экран посредством интернет-браузера.

В другом варианте осуществления способ составления спецификации продукта представляет собой способ, в котором значение характеристики включено в справочный листок данных для продукта, заказ на поставку, счет-фактуру, контракт, отказ от контракта или их комбинации для партии, серии или отгрузки соединения. Предпочтительно, если соединение является соединением согласно настоящему изобретению или другим соединением ниобия, более предпочтительно - оксалатным комплексом ниобия.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения способ составления спецификации продукта представляет собой способ, в котором указанное специфицирование подразумевает определение по меньшей мере одного значения характеристики для указанной партии, серии или отгрузки измельченного материала. Определение содержит проведение измерений или анализ указанной партии, серии или отгрузки с помощью обычных методик измерения и тем самым определение значения характеристики, специфически для указанной партии, серии или отгрузки, или специфической для химического соединения. Если значение определяемой характеристики является значением, специфическим для химического соединения, то стадия определения также включает организацию доступа к значению характеристики, специфической для химического соединения, в справочнике, содержащем такие значения характеристик. Руководство может быть доступно в физической форме в библиотеке или в форме электронной базы данных. В последнем случае указанное определение можно провести с помощью компьютерной программы.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения способ составления спецификации продукта представляет собой способ, в котором указанное специфицирование содержит описание партии, серии или отгрузки измельченного материала с помощью по меньшей мере одного значения, допустимого в интерфейсе.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения способ составления спецификации продукта дополнительно подразумевает стадию специфицирования по меньшей мере одного морфологического значения, такого как площадь поверхности, размер, структура, пористость частицы или их комбинаций для указанной партии, серии или отгрузки измельченного материала.

Настоящее изобретение также относится к способу обслуживания потребителя, предусматривающему применение спецификации продукта, которая включает значение характеристики, для запроса определенной партии, серии или отгрузки и/или поставки некоторой партии, серии или отгрузки химического материала.

Такой способ включает стадии предоставления спецификации продукта, предпочтительно - спецификации продукта, указанной выше, потребителю, выбор потребителем по меньшей мере одного значения характеристики по меньшей мере для одной партии, серии или отгрузки, пригодной для его целей, идентификацию партии, серии или отгрузки, содержащей химический материал, пригодный для целей потребителя, выбор указанной партии, серии или отгрузки и размещение заказа на указанную партию, серию или отгрузку.

Кроме того, способ может дополнительно предусматривать стадию поставки заказанной партии, серии или отгрузки указанному потребителю, выбравшему партию, серию или отгрузку.

Настоящее изобретение также относится к способу улучшения идентификации сорта, типа или торговой марки химического материала, предусматривающему стадию обновление имеющегося описания продукта, включающего сорт, тип или брэнд измельченного материала, путем добавления по меньшей мере одного значения характеристики.

Настоящее изобретение также относится к способу составления спецификации продукта, способу улучшения идентификации сорта, типа или брэнда химического материала, описанному выше, или к способу обслуживания потребителя, подразумевающему применение спецификации продукта, при этом указанное описание продукта находится в каталоге, на сайте в Интернете, в брошюре, литературе по химическому материалу, в рекламе, на этикетке или в их комбинациях.

Примеры

Пример 1:

Гидроксид ниобия (241 кг, содержание ниобия: 23,6%*) при перемешивании добавляют к 30 л воды. Затем добавляют щавелевую кислоту (225 кг) и водный аммиак (33 л, 25 мас.% NH₃). Добавление аммиака приводит к нагреванию раствора до 40°С. Раствор перемешивают в течение ночи и затем охлаждают до 23°С, что приводит к осаждению искомого оксалатного комплекса ниобия из раствора. Осадок отфильтровывают и сушат в течение примерно 20 ч при 70°С и получают 213 кг неочищенного аммонийоксалатного комплекса ниобия. Перекристаллизация из воды дает чистый комплекс [NН₄][Nb(O)(С₂O₄)₂(Н₂O)₂]*3Н₂O.

Пример 2:

Гидроксид ниобия (254 кг, содержание ниобия: 24,7%*) при перемешивании добавляют к 34 л воды. Затем добавляют щавелевую кислоту (238,4 кг) и водный аммиак (37 л, 25 мас.% NH₃). После добавления аммиака раствор нагревают до 61°С и перемешивают в течение 9 ч при этой температуре. Затем раствор охлаждают до 24°С, что приводит к осаждению искомого оксалатного комплекса ниобия из раствора. Осадок отфильтровывают и сушат в течение примерно 24 ч при 78°С, и получают 204 кг неочищенного аммонийоксалатного комплекса ниобия. Перекристаллизация из воды дает чистый комплекс [NH₄][Nb(O)(C₂O₄)₂(H₂O)₂]*3H₂O.

* Содержание ниобия в гидроксиде ниобия зависит от содержания воды в использованной партии.

Пример 3: Приготовление таблеток и исследование растворимости

Количество аммонийоксалатного комплекса ниобия, указанное в таблице, прессуют в таблетки цилиндрической формы диаметром 1 см на лабораторном прессе, тип Р 172, при указанных давлениях. В таблице толщина приведена в миллиметрах.

Для исследования растворимости 5 г соответствующих таблеток помещают в стакан объемом 250 мл, уже содержащий 100 мл деминерализованной воды при температуре 23°С и перемешивают с помощью магнитной мешалки при максимальной скорости с использованием перемешивающего стержня длиной 3 см. Время определяли до тех пор, пока не получали чистый, полностью прозрачный раствор, не содержащий твердых фрагментов. Для контроля при идентичных условиях используют порошкообразный аммонийоксалатный комплекс ниобия, и время для получения прозрачного раствора, не содержащего твердых веществ, составляет 240 с.

Количество/г ↓ Давление/бар → 50 100 150 0,5 Высота/мм 4,14 3,86 3,71   Время/с 240 280 360 1,0 Высота/мм 8,22 7,67 7,36   Время/с 260 320 430

Пример 4: Исследование механических характеристик ("Испытание на разрушение")

20 таблеткам каждого размера, указанного в приведенной выше таблице, с высоты 40 см позволяют свободно падать на стол. От таблеток отламывается лишь несколько отдельных кусочков материала.

Настоящее изобретение относится к способу получения растворимых в воде соединений ниобия, а именно: аммоний(бисаквооксобисоксалато)ниобата и/или его гидратов и к их композициям, применяемым для приготовления катализаторов, керамических материалов, электрокерамических материалов или ферритов. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения аммоний(бисаквооксобисоксалато)ниобата формулы (NH₄)[Nb(O)(C₂O₄)₂(H₂O)₂] и/или его гидратов, включающий стадии:
- растворения гидроксида ниобия и щавелевой кислоты в воде,
- добавления аммиака,
- охлаждения реакционной смеси.

2. Способ по п.1, в котором концентрация ниобия в реакционной смеси составляет менее 2 г Nb/л.

3. Способ по п.1, в котором реакционная смесь обладает температурой от 35°С до 80°С.

4. Способ по п.1, в котором реакционную смесь охлаждают до температуры менее 25°С.

5. Способ по п.1, в котором добавление аммиака проводят путем добавления водного аммиака или пропускания газообразного аммиака через реакционную смесь.

6. Способ по любому из пп.1-5, который дополнительно предусматривает стадию фильтрования.

7. Способ по п.6, который дополнительно предусматривает стадию сушки.

8. Способ по п.7, в котором стадию сушки проводят при температуре ниже 80°С.

9. Композиция для приготовления катализаторов, керамических материалов, электрокерамических материалов или ферритов, содержащая аммоний(бисаквооксобисоксалато)ниобат формулы (NH₄)[Nb(O)(C₂O₄)₂(H₂O)₂] и/или его гидраты совместно, по меньшей мере, с одним дополнительным ингредиентом, выбранным из группы, состоящей из воды, адъюванта, эмульгатора, противомикробного средства, растворимого в воде полимера, поливинилового спирта, щавелевой кислоты, оксалата аммония.

10. Композиция по п.9, содержащая насыщенный раствор аммоний(бисаквооксобисоксалато)ниобата формулы (NH₄)[Nb(O)(C₂O₄)₂(H₂O)₂] и/или его гидратов в воде или его взвесь в воде.

11. Композиция по п.9, содержащая определенное количество аммоний(бисаквооксобисоксалато)ниобата формулы (NH₄)[Nb(O)(C₂O₄)₂(H₂O)₂] и/или его гидратов в пакете.

12. Композиция по п.11, в которой пакет представляет собой пакет, растворимый в воде или в реакционной среде.

13. Композиция по п.9, содержащая контейнер, изготовленный из растворимой полимерной пленки, содержащий аммоний(бисаквооксобисоксалато)ниобат формулы (NH₄)[Nb(O)(C₂O₄)₂(H₂O)₂] и/или его гидраты, его раствор или его взвесь.

14. Композиция по п.13, где полимерная пленка содержит поливиниловый спирт.

15. Композиция по п.13, представляющая собой твердый аммоний(бисаквооксобисоксалато)ниобат формулы (NH₄)[Nb(O)(C₂O₄)₂(H₂O)₂] и/или его гидраты, находящийся внутри закрытого пакета, содержащего пленку из поливинилового спирта.

16. Композиция аммоний(бисаквооксобисоксалато)ниобата формулы (NH₄)[Nb(O)(C₂O₄)₂(H₂O)₂] и/или его гидратов для приготовления катализаторов, керамических материалов, электрокерамических материалов или ферритов, представляющая собой прессованное формованное изделие.

17. Композиция по п.16, где формованное изделие имеет цилиндрическую или сферическую форму.

18. Композиция по п.16 или 17, по существу, состоящая из аммоний(бисаквооксобисоксалато)ниобата формулы (NH₄)[Nb(O)(C₂O₄)₂(H₂O)₂] и/или его гидратов.

19. Композиция по п.16 или 17, содержащая аммоний(бисаквооксобисоксалато)ниобат формулы (NH₄)[Nb(O)(C₂O₄)₂(H₂O)₂] и/или его гидраты и, по меньшей мере, одну добавку, адъювант, вспомогательное вещество, смазку для облегчения вынимания изделия из форм, смазывающее вещество или их комбинации.

20. Композиция по п.19, включающая, по меньшей мере, один карбонат.

21. Композиция по п.20, включающая карбонат и твердое кислотное соединение.

22. Композиция по п.21, в которой карбонатом является карбонат аммония и твердым кислотным соединением является щавелевая кислота.

23. Способ изготовления формованных изделий из аммоний(бисаквооксобисоксалато)ниобата формулы (NH₄)[Nb(O)(C₂O₄)₂(H₂O)₂] и/или его гидратов, включающий стадии:
- предоставления аммоний(бисаквооксобисоксалато)ниобата формулы (NH₄)[Nb(O)(C₂O₄)₂(H₂O)₂] и/или его гидратов;
- при необходимости смешивания указанного соединения ниобия с твердым кислотным соединением и твердым карбонатом с получением смеси;
- переноса указанного соединения ниобия или указанной смеси в пресс-форму;
- прессования содержимого пресс-формы с получением формованного изделия.