Способ получения фосфата титана (Ш) Советский патент 1992 года по МПК C01G23/00 C01B25/37 

Изобретение относится к получению фосфата титана (III), который может быть использован в качестве твердых кислотных катализаторов в процессах органического синтеза, а также эффективных ионообмен- ников.

Известен способ получения фосфата титана путем взаимодействия растворов сульфата титана (III) и фосфата натрия.

Недостатком способа является небольшой выход конечного продукта ( 50%), а также получение продукта, содержащего значительное количество примесей. Представляет значительные трудности получение исходного чистого сульфата титана (III).

Известен способ получения фосфата титана, включающий взаимодействие орто- фосфорной кислоты с гидроокисью титана (III), Недостатком способа является небольшой выход конечного продукта и низкая степень его чистоты.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фосфата титана, включающий взаимодействие высокодисперсного нитрида титана с концентрированной ортофосфорной кислотой при 150-170°С с последующим охлаждением раствора до 20°С и осаждением фосфата титана (III) путем добавления 3-5-кратного избытка ацетона или этилового спирта. После отделения и промывки осадка абсолютированным ацетоном фосфат титана (111) высушивают в вакууме до постоянной массы.

Недостатком способа является невозможность получения чистого продукта вследствие его загрязнения NH4H2P04, который образуется одновременно при взаимодействии TiN с ортофосфорной кислотой. Таким образом, в результате процессов осаждения восадок выпадает не тол ькофосVI

ю

00 CJ

а

Фат титана (111), но и однозамещенный фосфат аммония, загрязняя фосфат титана и снижая его выход.

Целью изобретения является повышение чистоты и выхода конечного продукта.

Цель достигается тем. что в способе получения фосфата титана (III) путем взаимодействия высокодисперсного нитрида титана с концентрированной фосфорной кислотой при 150-170°Сс последующим охлаждением раствора, осаждением фосфата титана (III) из фосфорнокислых растворов органическим растворителем, отделением осадка и промывкой абсолютизированным ацетоном, сушкой продукта в неокислитель ной атмосфере, осаждение целевого продукта проводят из фосфорнокислых растворов, охлажденных до 40-60°С. а в качестве органического растворителя используют изоспирты алифатического ряда, выбранные из группы: изопропиловый, изо- бутиловый, изоамиловый.

Отличительными признаками является неполное охлаждение фосфорнокислых растворов (до 40-60°С)полученных взаимодействием нитрида титана с ортофосфор- ной кислотой при 150-170°С и осаждение фосфата титана (III) изоспиртами алифатического ряда: изопропиловым, изобутило- вым, изоамиловым. Таким образом, совокупность двух признаков позволяет получить чистый фосфат титана, т.е. избежать соосаждения NH iH2P04. которое является трудноконтролируемым процессом.

При температуре фосфорнокислых растворов 40-60°С растворимость продуктов реакции фосфатов титана (III) и аммония будет выше, чем при 20°С. Причем растворимость фосфата аммония с увеличением температуры возрастает в большей степени, чем фосфата титана. Поэтому при после- дующем осаждении органическим растворителем с выпадающим осадком фосфата титана будет меньше соосаждаться фосфата аммония, который в данных условиях обладает еще достаточно высокой тер- модинамической устойчивостью в фосфорнокислых растворах.

Следует отметить, что нижняя температурная граница связана с технологическим фактором, т.е. с возможно большим увеличением растворимости продуктов реакции. В то же время верхняя граница определяет безопасные условия проведения процесса осаждения, так как эта граничная температура не должна превышать или быть равной температуре кипения органического растворителя и должна быть ниже еенаЮ-25°С.

Кроме того, применение изоспиртов в качестве органического осадителя приводит, к достаточно медленному осаждению целевого продукта, устраняя их лавинообразное

выделение из фосфорнокислых солей (как в случае с осаждением ацетоном), что усугубляло процесс соосаждения фосфата титана (III) с дифосфатом аммония. Применение высших изоспиртов (с радикалом более 5) нецелесообразно ввиду повышения вязкости системы и резкого замедления процесса осаждения целевого продукта.

Способ получения фосфата титана (III) заключается в следующем.

Навеску 3-5 г высокодисперсного нитрида титана прибавляют при интенсивном перемешивании к 150-200 мл концентрированной НзРСм(с1-1,74 r/CMj и затем нагревают в колбе с обратным холодильником и

мешалкой до 150-170°С. Использование об- ратного холодильника и мешалки обеспечивает хорошее перемешивание и поддержание постоянства концентрации реагирующих веществ и продуктов реакции

при нагревании.

После процесса получения однородного и гомогенного раствора, заканчивающегося в течение 2-3 ч, раствор охлаждают до 40- 60°С и декантацией сливают в емкость, в

которую затем добавляют изоспирты алифатического ряда(изопропиловый, изобутило- вый, изоамиловый) для осаждения фосфата титана (III).

После отделения и промывки осадка целевой продукт высушивают в вакуум-эксикаторе до постоянной массы.

Приме р1.5г высокодисперсного нитрида титана прибавляют при интенсивном перемешивании к 200 мл НзР04 с1-1,74

г/см3) и нагревают в колбе с обратным холодильником до 170°С в течение 2,5 ч. После охлаждения раствора до 40°С его декантацией переносят в емкость, в которую добавляют изопропиловый спирт. Выпавший

осадок фосфата титана (III) отделяют, промывают безводным ацетоном, высушивают в вакуумном эксикаторе до постоянной массы.

Выход продукта составляет 99,3%. Содержание в продукте TI - 26.2%: Р - 18,0%; Ti+4 - 0,7%; NH4H2PCM - 0,4%.

Примеры 2-5 способа получения фосфата титана (III) аналогичны примеру 1. Анализ предлагаемого и известного составов приведен в таблице.

Осуществление способа позволяет по сравнению с известным повысить чистоту конечного продукта путем снижения содержания в нем дигидрофосфата аммония с 12% до 0,5% и повысить выход с 98% до 99,0-99.3%.

Формула изобретения

Способ получения фосфата титана (Ml), включающий взаимодействие высокодисперсного нитрида титана (III) с концентрированной фосфорной кислотой при 150-170°С, охлаждение полученного раствора и введение в него органического осадителя, отделение образовавшегося осадка его промывку абсолютизированным ацетоном, сушку в неокислительной атмосфере, о т- личающийся тем, что. с целью повышения

чистоты и выхода конечного продукта, охлаждение фосфорнокислого раствора ведут до 40-60°С, а в качестве органического осади- теля используют изоспирты алифатического ряда, выбранные из группы: изопропиловый, изобутиловый, изоамиловый.

Изобретение относится к способу получения фосфата титана (III) и позволяет повысить чистоту и выход конечного продукта. Навеску высокодисперсного нитрида титана обрабатывают концентрированной фосфорной кислотой при 150-170°С. После выдержки раствора его охлаждают до 40- 60°С и в охлажденный раствор вводят изо- спирты алифатического ряда, выбранные из группы: изопропиловый, изоамиловый, изо- бутиловый. Выпавший осадок отделяют, промывают абсолютизированным ацетоном и сушат в неокислительной атмосфере. Способ позволяет повысить чистоту конечного продукта за счет снижения содержания в нем дигидрофосфата аммония с 1-2% до 0,5% и повысить выход с 98% до 99,0- 99.3%. 1 табл. сл С