Способ получения тиофосфатов двухвалентных металлов Советский патент 1990 года по МПК C01B25/14 

Изобретение относится к получению тиофосфатов двухвалентных металлов с общей формулой , где Me - Sn, Pb, Cd, Fe, Mn, Mg, Co, Ni, представители которых используются в пьезо- и полупроводниковой технике, как основа для выращивания монокристаллов и получения тонких пленок.

Цель изобретения - сокращение времени процесса, снижение температуры, упрощение технологии.

Пример 1. Порошок сульфида олова SnS марки ч смешивают в молярном соотношении 4:1 + 5 мол.% с сульфидами фосфора (например, 0,9 г SnS смешивают с 0,5 г сульфида фосфора 4:1, который получают при нагревании при 150 С смеси порошков красного фосфора и серы в молярном соотношении 1:2 соответственно (например, 1 г фосфора с 2,07 г серы). Далее смесь сульфидов олова и сульфидов фосфора нагревают в незапаянной ампуле при температуре t 300°C в течение 30 минут. При этом сульфид металла SnS остается в твердом состоянии, а сульфиды фосфора переходят в жидкую фазу. После охлаждения до комнатной температуры полученную спеченную массу перетирают в порошок, который повторно нагревают на воздухе при температуре 400°С в течение 30 мин. После охлаждения до комнатной температуры полученный спек перетирают в порошок. Выход целевого продукта составляет 98% от теоретически возможного.

Данные рентгенофазового анализа показали, что полученный продукт является тиосульфатом олова Se.

Характеристики продуктов, полученных согласно примеру 1 при варьировании соотношений исходных компонентов при синтезе, приведены в табл. 1.

СЛ

J

45

сл

00

В табл. 2 приведены характеристики целевых продуктов, полученных согласно примеру 1 при варьировании температуры синтеза.

Влияние времени синтеза на состав продукта иллюстрируют данные, приведенные в табл. 3.

Из приведенных в табл. 4 примеров следует, что синтез целевого продук- j та осуществляется при молярном соотношении исходных компонентов 4:1 + + 5 моло % При выходе за указанные концентрационные интервалы наряду с фазой SnaP2S6 образуются и нежелательные дополнительные примеси SnS или ,. При этом оптимальным температурным интервалом синтеза является 300- 400°С (табло 2). При Т 300°С не происходит появления сульфидов фосфора 2 и синтез не протекает до конца, при Т 400 С наблюдается нарушение стехиометрии за счет испарения летучих компонентов Pj(Su. Из табл. 3 видно что для осуществления синтеза с высоким 2 выходом целевого продукта достаточным является время взаимодействия компонентов 40-60 мин,; при Ј 40 мин синтез не протекает до конца, Ј 60 мин не целесообразно по экономическим соображениям.

Способы получения других тиофосфа- тов двухвалентных металлов формулы , (где Me - Pb, Cd, Fe, Mn, Co, Mg, Ni), приведены в примерах 2-6 и табл. 5,3

Пример 2. Получение .

Порошок0 сульфида кобальта CoS смешивают в молярном соотношении 4:1 + + 5 мол.% с сульфидами фосфора (например, 0,55 г CoS смешивают с 0,5 г сульфида фосфора), который получают при нагревании при 150°С смеси порошков красного фосфора и серы в моляр- . ном соотношении 1:2 соответственно (например, 1 г фосфора с 2,02 г серы). Далее смесь сульфидов кобальта и сульфидов фосфора нагревают в незалаянной ампуле при / 300°C в течение 30 мин„ При этом сульфид кобальта остается в твердом состоянии, а сульфиды фосфо- ра переходят в жидкую фазу.

После охлаждения до комнатной температуры полученную спеченную массу перетирают в порошок, который повторно нагревают в ампуле при 400°С в течение 300 мин. После охлаждения до комнатной температуры полученный спек перетирают в порошок.

3

4

,

g 5 0 5

5

® 0

0

5

Пример 3. Получение Mn .

Порошок сульфида марганца MnS сме-Г шивают в молярном соотношении 4:1 с сульфидами фосфора (например, 0,52 г MnS смешивают с 0,5 г сульфида фосфора, который получают, как в примере 1). Далее смесь сульфидов марганца и сульфидов фосфора нагревают в неза- паяной ампуле при А 300°С в течение 30 мин. При этом сульфид марганца остается в твердом состоянии, а сульфиды фосфора переходят в жидкую фазу.

После охлаждения до комнатной температуры полученную спеченную массу перетирают в порошок, который повторно нагревают в ампуле при 400 С в течение 30 мин. После охлаждения до комнатной температуры полученный спек перетирают в порошок.

Пример 4. Получение .

Порошок сульфида никеля NiS смешивают в молярном соотношении 4:1 с сульфидами фосфора (например, 0,54 г NiS смешивают с 0,5 г сульфида фосфора, который получают, как в примере 1). Далее смесь сульфидов никеля и сульфидов фосфора нагревают в незапа- яной ампуле при 300°С в течение 30 мин. При этом сульфид никеля остается в твердом состоянии, а сульфиды фосфора переходят в жидкую фазу.

После охлаждения до комнатной температуры полученную смесь перетирают в порошок, который повторно нагревают в ампуле при 400°С в течение 30 мин. После охлаждения до комнатной температуры полученный спек перетирают в порошок.

Пример 5. Получение Fe2P2Sg .

Порошок сульфида железа FeS смешивают в молярном соотношении 4:1 с сульфидами фосфора, которые получают, как в примере 1. Далее смесь сульфидов железа и сульфидов фосфора нагревают в незапаяной ампуле при 300 С в течение 30 мин. При этом сульфид железа остается в твердом состоянии, а сульфиды фосфора переходят в жидкую фазу.

После охлаждения до комнатной температуры полученную смесь перетирают в порошок, который повторно нагревают в ампуле при температуре 400°С в течение 30 мин. После охлаждения до комнатной температуры полученную массу перетирают в порошок.

Пример 6. Получение РЪ2Рг56.

1 51

Порошок сульфида свинца PbS смешивают в молярном соотношении 4:1 с сулфидами фосфора, которые получают, как в примере 1. Далее смесь сульфидов свинца и сульфидов фосфора нагревают в незапаяной ампуле при 300°С в течение 30 мин. После охлаждения до комнатной температуры полученную смесь перетирают в порошок, который повторно нагревают в ампуле при 400°С в течение 30 мин. После охлаждения до комнатной температуры полученный синтезированный продукт перетирают в порошок.

Таким образом, основными преимуществами данного способа получения по сравнению с известным является снижение температуры реакции, сокращение ее продолжительности до 1 ч, а также упрощение технологии за счет отказа от проведения синтеза в

вакуумированных кварцевых ампулах и необходимости поддержания сложного температурного режима синтеза.

5 Формула изобретения

Способ получения тиофосфатов двухвалентных металлов формулы Ме2Р2 S6, включающий взаимодействие исходных компонентов при нагревании, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры реакции, сокращения ее продолжительности и упрощения технологии процесса, в качестве исходных компонентов используют суль

фиды двухвалентных металлов (олова, свинца, кадмия, железа, марганца, магния, кобальта и никеля) и сульфидов фосфора, взаимодействующих на воздухе гетерогенным синтезом при 300-400 С и соотношения сульфид металла - сульфид фосфора, равном 4:1.

Изобретение относится к получению тиофосфатов двухвалентных металлов общей формулой ME₂P₂S₆, где ME - SN, PB, CD, FE, MN, MG, CO, NI, представители которых используются в пьезо- и полупроводниковой технике как основа для выращивания монокристаллов и получения тонких пленок. Предложенный способ синтеза ME₂P₂S₆ позволяет сократить время процесса, снизить температуру, а также существенно упростить технологию. Для получения тиофосфатов сульфид двухвалентного металла вводят в гетерогенное взаимодействие с сульфидами фосфора в молярном соотношении 4:1 при нагревании на воздухе при 300 - 400°С. 5 табл.

I

|4ремя синтеза, мин

Состав продукта

Таблица 1

Таблица 2

I

Таблица 3 Выход продукта, %

Способ

450-550 500-560 600-670 600-7JO 600-750 550-700 400-650 570-700

Таблица 4

Таблица 5

300-400 300-400 300-400 300-400 300-400 300-400 300-400 300-400