Дигидроксивиннокислый теллур в качестве компонента электролитов теллурирования для получения блестящих теллуровых покрытий и способ его получения Советский патент 1985 года по МПК C07C165/00 C25D3/02 

Изобретение относится к новому химическому соединению конкретно к дигидроксивиннокислому теллуру формулы 1: г / носи / /V который может найти применение в качестве компонента электролитов теллурирования для получения блестя щих теллуровых покрытий, и к новому способу его получения. Известен четыреххлористый теллур который используют в качестве компонента уксуснокислых электролитов, из которых путем электроосаждения получают теллуровые покрытия Л. Недостатком этих теллуровых элект ролитов является наличие в покрытиях значительных количеств хлора (до 7%) а также их старение, вследствие чего процесс электроосаждения проводят при низких плотностях тока. Известен способ получения комплексных солей теллура с винной кисло той, заключающийся в смешении двуоки си теллура с винной кислотой в водном растворе серной кислоты 2 .Одна ко выделить из этого раствора дигидроксивиийокислый теллур не удается, так как при концентрировании выпадае смесь исходных компонентов. Цель изобретения - новое химическое соединение формулы 1, при исполь зовании которого в составе электроли тов теллурирования устраняются указанные недостатки, а также новый спо соб его получения. Поставленная цель достигается , новым соединением формулы 1, которое может найти применение в качестве компонента электролитов теллурирования для получения блестящих теллуровых покрытий, а также новым способом его получения, заключающимся в том, что проводят анодное растворение теллура в растворе 0,1-0,2 М сер ной кислоты или сульфата натрия и 1-2М винной кислоты при плотности то ка 30-50 м А/см . Электролиз проводится в термостойком стеклянном или пластмассовом сосуде. В качестве катода служит.никель, платина или нержавеющая сталь, а анодом-плавленный брусок теллура. Во время электролиза катодное и анодное пространства разделяют стеклянной диафрагмой, например стеклянным фильтром К 3. Продолжительность электролиза составляет 5-10 ч в зависимости от плотности тока и концентрации винной кислоты. После электролиза раствор фильтрзтат и оставляют на двое суток для кристаллизации .избыточного комплекса дигидроксивиннокислого теллура, далее кристаллы Te(OH) отделяют от раствора, промывают небольшим количеством дистиллированной воды. Для приготовления электролита и анодов используют следующие реагенты. марки ч, H2S04 концентрированная марки ч.д.а, Na2S04 - марки ч.д.а.. Те - марки ч. Анолит 1 - 4М С4НбОй + 0,2-0,1 М HjSO(Na,SQ,X. Католит - раствор анолита или 0,20,1 М H,;SO ( ). Температура электролиза 50-70 С. Соотношение объема анолита к католиту 6:1, соотношение анода к катоду (2-10):1. Выход по току (ВТ) анодного растворения 90-1.00%, однако, наблюдается шламообразование, за счет чего 10-Т5% Те уходит в осадок в виде мелких частиц, осаждающихся на дно. Технологический выход по веществу 80-85%. Концентрация винной кислоты определяется растворимостью ее в воде (меньше чем Ш невыгодно брать из-за уменьшения выхода продукта). Верхний предел зависит от модификации винной кислоты (d и dl). 0,2-0,Ш Hj SO. (Na2S04) добавляют для повышения электропроводности раствора.Серная кислота выбрана потому, что в отличие от галогеноводородных кислот I не образует комплекса с ионами теллура. Плотность тока обусловлена тем, что максимальный выход продукта наблюдается при Id 30-50 мА/см и далее не увеличивается, что вероятно связано с частичной анодной пассивацией. При меньших плотностях, чем 30 мА/см, вести электролиз невыгодно из-за значительного уменьшения скорости образования синтезируемого теллурового комплекса. Температура

АО-бО С устанавливается непосредственно в процессе электролиза. В принципе предел температуры не играет существенной роли. Соотношение объемов анолита и католита и электродов лимитируется тем, что в маленьких объемах католита и на больших катодах наблюдается бурное выделение газов, разогрев и выделение , образование которого ведет к загрязнению раствора коллоидным Те и уменьшению выхода продукта. Поэтому диафрагма необходима для отделения Kdтодного и анодного пространства..

Пример 1. Приготовляют водный раствор следующего состава: 0,1М H2S04 + 2М C HgOft в количестве 100мл Для этого берут 30 г винной кислотЫ и 0,6 м Нг504 (dH. ,825 г/мл), растворяют в 100 мл дистиллированной воды. Раствор переносят в термостойкий стакан. В раствор погружают анод - плавленный теллур марки ч с площадью 8 см. В качестве катода используют платину с площадью 4 см, которую отделяют от раствора стеклянной диафрагмой. Электролиз проводят при плотности анодного тока 37,5 мА/см в течение 8 ч. Во время электролиза электролитическая ячейка разогревается, и происходит выделение газов, поэтому электролиз проводят под тягой. Если в качестве электролитической ячейки применяются 11ластмассовые сосуды, то необходимо охлаждение. После электролиза раствор фильтруют и оставляют на двое суток для кристаллизации образовавшегося комплекса Те(ОН). Далее кристаллы дигидроксивиннокислого теллура отделяют от раствора, промывают небольшим количеством дистиллированной воды и высушивают,при этом вьщеляют 5,1 г Те(ОН). Выход полученного комплекса от количества электролитически растворившегося теллура составляет 80%.

Пример 2. Приготовляют водный раствор следующего состава: О, Ш + 1М в-количестве too мл. Для этого 1,42 г NajSO и 15 г растворяют в 100 мл дистиллированной вода.

Анод - плавленный теллур S «8см

Катод - платина листовая S « 4 см.

Время электролиза - 4 ч.

Плотность тока - 37,5 мА/см.

Время кристаллизации - 2 суток.

Вьщеляют 2,3 г (Te(OH)jC4H;jO. Выход по теллуру - 85%.

Пример 3. Приготовляют водный раствор состава: 0,1М 2М в количестве 200 мп. Для этого 1,2 мл HjS04 d 1,825 г/мл) и 60 г винной кислоты растворяют в 200 мл дистиллированной воды.

Анод - плавленный теллур 8 16 см

Катод - платина листовая см

Время электролиза - 8 ч.

Плотност тока - 5 смА/см.

Время кристаллизации - 2 суток.

Ввделяют 15,22 г ( . Выход по теллуру 82%

Дигидроксивиннокислый теллур имее следунщие характеристики:

Элементный состав - 1е(011),(

Молекулярный вес - 310.

Плотность при - 1,697 г/см.

Растворимость в 100 г воды при 20С - 28,2 г.

Начальная температура разложения 151С.

Стандартный потенциал системы Те (ОН)2С4Н40б/Те равен 570+2мВ.Элементный состав подтвержден измерениями ЭДС. Те-электрода в растворах Te(OH)j,C4H406 и данных химического анализа, основанного на свойстве SnClj восстанавливать Те до Те и действии КОН при рН 7 на винную кислоту (выпадает ). Результаты 5змерений приведены в таблице. Из таблицы следует, что равновесный потенциал Те-электрода в изученных растворах подчиняется зависимости

1 «I +0,0151grTe J-0,0151gtc.H«6r1 + +0,031йГн 7,.44eJ

которой отзечает равновесная реакция Te(OH)

гТе +

.go - 2Н,0

+

Следовательно, в растворе потенциалопределякяцей частицей является Te(OH)jC4H40g, который по составу соответствует полученному комплексу, что подтверждают результаты химического анализа с погрешностью 1%. Соединение формулы 1 может быть использовано для приготовления элект ролита блестящего теллурирования сле дующего состава: 0,4-0,5М Те(ОН)2С4Н.40в + + 0,5-1М . При комнатной температуре получаются блестящие теллуровые покрытия толщиной от 50 до 550 мкм при плотностях тока до 60 мА/см .Такие покрытия применяются в быстродействующих блоках вьюода информации в ЭВМ, а также в качестве ядерных мишеней дл получения радионуклитов иода. Известные электролиты на основе солей TejHiypa (1) позволяют получать покрытия Те с относительно боль шой скоростью 50-100 мА/см, но с по ниженной плотностью вещества (d 6,0+0,1 г/см) и неблестящей мелкозернистой поверхностью, что обусловливает применение побочных технологических операций, сокращает срок службы теллуровых покрытий. Кроме того, указанные электролиты являются агрессивньши. Применение предложенного электролита на основе дигидроксивиннокислого теллура позволяет снизить агрессивность среды, токсичность и обеспечить получение блестящих покрытий (V 10) с d 6,24+0,02. Таким образом, на основе дигидроксивиннокислого теллура впервые получены электролиты блестящего теллурирования, в связи с чем отпадает необходимость в механической полировке поверхности.

1. ДИГИДРОКСИВИННОКИСЛЫЙ теллур формулы 1 О | / он носи / тУ г° он о в качестве компонента электролитов теллурирования для получения блестящих теллуровых покрытий. € 2. Способ получения дигидроксивиннокислого теллура формулы 1 (Л отличающийся тем, что теллуры подвергают анодному растворению в растворе 0,1-0,2 М серной кислоты или сульфата натрия и 1-2 М винной кислоты при плотности тока 30-50 мА/см.