Способ получения титаната лития Советский патент 1984 года по МПК C01G23/00 C01D15/00 

СО

00 ю

1

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к синтезу оксидных соединений, содержащих литий и титан, и может быть использовано при получении сверхпроводниковых материалов.

Известен способ получения оксидного соединения ЫТгО путем взаимодействия смеси оксидов LijO и Ti,0, 1.

Процесс ведут при 1000 С в аргоне. Получение соединений состава , Ti.04 где i 0,3, содержащих титан в степени окисления (IH), по зтому способу невозможно.

Наиболее близким к предлагаемому по достигаемому эффекту является способ получения титаната лития

состава Li,,, Oi X i 0, нагреванием спрессованной при давлении J800 кг/см смеси кислородсодержащей соли лития (например LijCOj) с диоксидом титана TiO, в атмсофере кислорода. Температура обжига 740-750с. Затем полученный состав перетирают с добавлением необходимого количества оксида TijOj, прессуют в таблетки при давлении 7200-14400 кг/см и отткигают в токе инертного газа при 750800°С в течение 12-24 ч 2

К недостаткам способа относится длительность процесса получения (только вторая стадия длится 12-24 ч, длительность его первой стадии еще больше вследствие низкой реакционной способности диоксида титана в реакциях с солями), необходимость применения высоких давлений прессования, низкая чистота конечного продукта вследствие его неоднофазности и нарушения требуе- мого стехиометрического соотношения компонентов. Например, при синтезе титаната с 0,05 х и 0,15 требуемой фазы образуется менее 40%, а фазовый и химический состав образующихся примесей не установлен.

Цель изобретения - повышение чистоты конечного продукта и ускорение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения титаната лития состава Li +jTij O где О 6 X $ 0,3, отжигом брикетированной смеси кислородсодержащего соединения лития и оксидов титана (III) и (IV) смесь и пористый метал199822

лический титан помещают в разные секции двухсекционной ампулы,перед отжигом систему вакуумируют до мм рт.ст., ведут нагрев секции, содержащей титан, при 780820 0 в течение 3-5 мин и производят ее отпаивание.

Смесь оксида лития LijO и оксидов титана TijO, и TiOj соответIQ ствующего стёхиометрического состава йеретирают, брикетируют при давлении 1500-2000 кг/см и полученный образец помещают в ампулу, разделенную на две секдаи, в одной

и из которых находится образец, а в другой пористый металлический титан После откачивания воздуха из ампулы до -10 мм рт.ст. ее запаивают. Секцию, содержащую титан,

2JJ нагревают до 780-820с и выдерживают 3-5 мин,после чего зту часть отпаивают. Вакуумированную ампулу с образцом нагревают до 750-800 С в течение 10-15 ч. Полученный про2J дукт анализируют рентгенофазовым и химическим методами.

Обработка реакционного пространства с использованием пористого металлического титана предотвращает частичное окисление Ti (III)- - Ti (IV) и нарушение стехиометрии смеси.

При остаточном давлении более рт.ст. и температуре ниже 780°С поверхность металлического

5 титана пассивируется образующимся оксидом TiOj; , в результате чего остаточный кислород в ампуле окисляет Ti (III), нарушая тем стехиометрию смеси.

При остаточном давлении менее

10 мм рт.ст. и температуре выше давление кислорода в ампуле после нагревания и вьщержки в течение 3-5 мин меньше разновесного над

оксидом TiOj, в результате чего в процессе получения часть кислорода переходит из образца в реакционное пространство, при этом нарушается требуемое стехиометрическое соотношение KOhmoHeHfoB.

Время вьщержки 3-5 мин является оптимальным для обеспечения синтеза однофазного продукта.

Пример 1. Смесь, содержащую 0,2990 г , 1,5980 г TiO, и 1,4380 г TijOj, тщательно перетирают, брикетируют при давлении 1500 кг/см и помещают в кварцевую

J1

ампулу, разделенную на две секции. Во вторую секцию ампулы помещен пористый металлический титан. Ампулу откачивают до tO мм рт.ст. Затем запаивают и часть, содержащую титан, нагревают до и вьщерживают в течение 5 мин, затем ее отпаивают.

Вакуумированную ампулу с образцом нагревают 15 ч при , Полученньй продукт охлаждают в ампуле. Рентгено фазовый анализ показьгаает наличие одной фазы LiTijOi.

Состав продукта, вес.%: Li4,10

,65

,77

О38,90

Это с точностью погрешности анализа соответствует теоретическому содержанию элементов в соединении LiTij04. Пример 2. Смесь, содержащую 0,3887 г Li,О, 0,1438 г TiOj и 2,5568 г TijOj, тщательно перетирают брикетируют при давлении 2000 кг/см и получе1 ный образец помеща1Ьт в кварцевую ампулу, разделенную на две сек ции. Во вторую секцию ампулы помещен пористый металлический титан. Ампулу откачивают до 10 мм рт.ст., запаивают. Секцию, содержащую титан, на9824

гревают до и выдерживают в течение 3 мин, затем ее отпаивают от секции ампулы, содержащей образец. Вакуумированную ампулу с образцом нагревают 10 ч при 800®С. Полученный продукт охлаждают в ампуле. Рентгенофазовый анализ показывает наличие одной фазы М. 4 Состав продукта, вес.%: Li5,89

Ti 49,71 Ti 3,15 О41,82

ЭтоС точностью погрешности анализа соответствует теоретическому содержанию элементов в соединении Lil. Ti.T Q.

Использование предлагаемого спо соба позволяет упростить процесс ввиду исключения вторичного прессования при высоких давлениях (7200-14400 кг/см в известном способе), интенсифицировать за счет проведения его в одну стадию (длительность сокращения до 10-15 ч). Кроме того, способ позволяет получить чистый продукт без посторонних примесей, что подтверждается данными рентгенофазового и химичес кого анализов.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИТАНАТА ЛИТИЯ состава Li, Tij.O, где О i 0,3, отжигом брикетированной смеси кислородсодержащего соединения лития и оксидов титана