Способ получения низших оксидов титана Советский патент 1984 года по МПК C01G23/04 

4

СО

Изобретение относится к соединением титана в низших степенях окисления и может быть использовано при создании оптических покрытий, в полупроводниковой технике.

Известен способ получения полутораокиси титана взаимодействием металлического титана, взятого в избытке, и двуокиси титана в закрытом кварцевом реакторе в присутствии элементарного хлора или тетрахлорида титана 1.

Недостатком этого способа является загрязнение продукта материалом контейнера вследствие высокой реакционной способности газообразных низших хлоридов титана.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения полутораокиси титана взаимодействием титана и диоксида титана при нагревании до 550-- 600°С в титановом контейнере 2.

Недостатком известного способа является низкая фазовая чистота в случае получения дититаноксида и монооксида по этому способу, поскольку продукт независимо ОТ взятого соотношения титана и диоксида титана содержит значительное количество фазы полутораоксида.

Целью изобретения является повышение фазовой чистоты монооксида или дититаноксида.

Поставленная цель достигается тем, что взаимодействие титана и диоксида титана ведет в титановом контейнере при 650- 900°С.

Причем процесс получения монооксида ведут при 650-750°С, а дититаноксида :- при 800-900°С.

При температурах ниже 650 и выше 750°С наряду с фазой монооксида образуются соответственно полутораоксид и дититаноксид. При температуре ниже 800 и выше 900°С наряду с фазой дититаноксида образуются соответственно фазы монооксида и трититаноксида.

Пример 1. В контейнер из исходного титана емкостью 50 см , массой 210 г (двухсоткратный избыток от стехиометрии образования дититаноксида) загружают 1,6022 г двуокиси титана марки «ОСЧ,2 . Контейнер закрывают титановой крышкой и помеш,ают в кварцевую ампулу, которую запаивают с широкого конца. Все содержимое ампулы дегазируют нагреванием до 1000°С при непрерывном вакуумировании системы до остаточного давления МО мм рт. ст. Охлаждают до комнатной температуры и запускают в систему до давления 100 мы рт. ст. газообразный хлор. Кварцевую ампулу полностью запаивают, помешают в печь, нагревают и выдерживают при 800°С в течение 4 ч. Систему охлаждают,, вскрывают ампулу и все содержимое ампулы обезгаживают в вакууме нагреванием до 800°С для очистки продукта от хлоридов титана. После охлаждения извлекают из титанового контейнера образовавшийся продукт в виде порошка серого цвета.

Получают 4,1233 г продукта. Рентгенографически показано наличие в продукте только одной фазы дититаноксида. .Содержимое титана в полученном продукте по данным химического анализа составляет 85,67 вес. % (теоретическое содержание титана в дититаноксиде 85,69 вес. %). Выход составляет 98,6°/о от теоретического.

Пример 2. Аналогично примеру 1 используют 1,7038 г двуокиси титана и синтез осуществляют при 900°С в течение 3 ч. Получают 4,7611 г продукта. Рентгенографически показано наличие в продукте только одной фазы дититаноксида. Содержание титана в полученном продукте по данным химического анализа составляет 85,71 вес. Выход: 99,8% от теоретического.

Пример 3. В контейнер из иодидного титана емкостью 50 см, массой 220 г (двухсоткратный избыток от стехиометрии образования моноокиси титана) загружают 1,5046 г двуокиси титана марки «ОСЧ 6-2. Контейнер закрывают титановой крышкой и помешают в кварцевую ампулу. Далее один конец ампулы запаивают, а другой - подсоединяют к вакуумной системе. Содержимое ампулы дегазируют нагреванием до 1000°С при непрерывном вакуумировании до остаточного давления МО мм рт. ст., охлаждают до комнатной температуры и напускают в систему газообразный хлор до давления 100 мм рт. ст. Кварцевую ампулу полностью запаивают, помешают в печь, нагревают и выдерживают при 650°С в течение 4 ч. После охлаждения ампулу вскрывают и все содержимое ее обезгаживают в вакууме нагреванием до 800°С для очистки продукта от хлоридов титана.

После охлаждения извлекают из титанового контейнера порошкообразный продукт в количестве 2,3736 г. Рентгенографически показано наличие в продукте только

одной фазы моноокиси титана.-Содержание титана в конечном продукте по данным химического анализа составляет 74,92 вес. % (теоретическое содержание титана в моноокиси 74,96 вес. °/о). Выход 98,6% от теоретического.

Пример 4. Аналогично примеру 3. Используют 1,7648 г двуокиси титана, синтез осуществляют при 750°С в течение 3 ч. Получают 2,8086 г продукта. Рентгенографически показано наличие в продукте только одной фазы моноокиси титана. Содержание титана в полученном продукте по данным химического анализа составляет 74,98 вес.%. Выход 99,5% от теоретического

j1074823

Технико-экономический эффект от ис- ности получения их в виде порошков, что пользования изобретения состоит в повы- исключает затраты на измельчение и пошении фазовой чистоты продуктов, возмож- вышает чистоту низших оксидов титана.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗШИХ ОКСИДОВ ТИТАНА путем взаимодействия титана с его диоксидом при нагревании в среде газообразных хлоридов титана в титановом контейнере, отличающийся тем, что, с целью повышения фазовой чистоты продуктов, процесс ведут при 650- 900°С. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения фазовой чистоты монооксида титана, процесс ведут при 650- 750°С. 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения фазовой чистоты дититаноксида, процесс ведут при 800-900°С.