Способ получения оксоиодидов лантаноидов Советский патент 1992 года по МПК G01N31/00 C01F17/00 

Изобретение относится к области химии редкоземельных элементов, а именно к способам получения соединений лантаноидов, которые могут быть использованы в производстве металлогалогенных ламп, з также входить в состав люминофоров.

Наиболее близким к заявляемому технологическому решению является метод ударногосинтеза. В качестве исходных компонентов авторами используется стехио- метрическая смесь из оксида, порошкообразного металла и йода. Эксперименты по данному способу проводили в стальных цилиндрических ампулах с внешним диаметром 10 мм и внутренним 3 мм. Наполнение осуществлялось с помощью взрывчатого вещества, имеющего скорость детонации 6,5 км/с. Подрыв производили один или два раза без промежуточного вскрытия ампулы.

Недостатком этого способа является сложность технического эксперимента (применение взрывчатых веществ), что неприемлемо в лабораторных условиях, и невысокий выход продукта синтеза - оксоиодида лантаноида.

Задачей заявляемого изобретения является получение оксоиодидов лантаноидов

высокой степени чистоты, не используя метод ударного синтеза, взрывчатых веществ и специально сконструированной аппаратуры.

Целью изобретения является упрощение процесса и повышение выхода конечного продукта.

Указанная цель достигается тем, что в способе получения оксоиодидов лантаноидов путем взаимодействия оксида, порошкообразного мелкодисперсного металла и йода синтез осуществляют в обычной ваку- умированной запаянной ампуле из кварцевого стекла с постепенным повышением температуры до 150°С со скоростью Т5 град/мин и затем до 350°С со скоростью 2 град/мин.

Цель достигается также тем, что для получения вещества используют мелкодисперсный порошок металла, полученного путем гидрирования металла и дальнейшим термическим разложении полученного гидрида. Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что с целью упрощения технического оформления, синтез осуществляют в вакуу- мированной запаянной ампуле из кварцевоV| VI

ю

VI 00 v|

го стекла путем постепенного нагревания до 350°С, причем используется мелкодисперсный порошок металлических лантаноидов, что значительно сокращает время проведения синтеза и понижает температуры процесса.

Экспериментально установлено, что температура разложения оксоиодидов лантаноидов примерно 350°С.

Способ осуществляют следующим образом.

Стехиометрическую смесь порошкообразного металлического лантаноида, предварительно гидрированного и дегидрированного, металлического йода и оксида того же металла, приготовленную в сухом боксе, помещают в обычную кварцевую ампулу (толщина стенок 0,8 мм) с 30%-ной степенью заполнения. Ампулу ва- куумируют и запаивают. Синтез ведут в течение 3 ч, постепенно повышая температуру до 150°С со скоростью 15 град/мин, затем до 350°С со скоростью 2 град/мин и дают медленно остыть вместе с печыо. Важно использовать мелкодисперсный металлический порошок лантаноидов, полученный путем гидрирования металла, в противном случае реакция идет не до конца, образуется смесь, состоящая из трииодида и оксида лантаноида. Вскрытие ампулы осуществляют в сухом боксе в атмосфере инертного газа.

Полученные оксоиодиды окрашены в цвета, характерные ионам трехвалентных лантаноидов. Выход продукта - 100%. Индивидуальность и чистота синтезированных оксоиодидов были подтверждены химическим анализом, ДТА и РФА.

Пример 1. Стехиометрическую смесь, состоящую из мелкодисперсного порошка металлического лютеция, полученного путем гидрирования и в результате дальнейшего термического разложения в вакууме гидрида лютеция (с размером частиц до 10 мк, в количестве 2,1856 г), металлического йода (марки ОСЧ, в количестве 4.7556 г) и оксида лютеция (марки LuO-1. в количестве 4.9707 г), приготовленную в сухом боксе, помещают в кварцевую ампулу (толщина стенок 0,8 мм), с 30%-й степенью заполнения. Ампулу вакуумируют до остаточного давления 10 мм рт.ст., запаивают. Смесь тщательно перемешивают. Синтез ведут в течение 3 ч, постепенно повышая температуру до 350°С в указанном выше режиме, затем дают медленна остыть вместе с печью. Вскрытие ампулы осуществляют в сухом боксе в атмосфере азота. Выход синтезированного оксоиодида лютеция - 100%.

Анализ и характеристика продукта.

Полученный оксоиодид лютеция - беловато-серого цвета, Содержание иона Lu определяли трилонометрическим титроеа- нием при рН 5,4 в присутствии индикатора ксиленолового оранжевого, а связанный йод определяли аргентометрическим титрованием по методу Фольгарда.

0

Содержание, мае. %Lu3+ t1

Теоретическое55.04 39,92

Найдено анализом55,03 39,90

Дериватограмма разложения синтезированного оксоиодида лютеция показала, что потеря массы точно соответствовала 5 протеканию реакции:

2LuOl+ 1/202 U203 +12 Данные РФА: получен оксоиодид лютеция, кристаллизующийся в структурном типе PbFCI, с параметрами решетки а 3,853 0 А, с 9,163 А.

Пример 2. В условиях примера Т синтезируют оксоиодид лютеция из оксида лютеция, элементарного йода и металлического лютеция в виде стружки, взятых в сте- 5 хиометрических количествах. При вскрытии ампулы - конечный продукт синтеза серовато-коричневого цвета, представляющий собой смесь оксоиодада (до 25%), трииодида, оксида и непрореагировавшего металла, что 0 установлено на основании данных рентге- нофазового и кристаллооптического методов анализа.

Пример 3, В условиях примера 1 синтезируют оксоиодид лютеция из оксида 5 лютеция, элементарного йода и полидисперсного порошкообразного лютеция с размером частиц порядка 0,1-1,0 мм, взятых в стехиометрических количествах. Конечный продукт синтеза - светло-коричневого цве- 0 та, представляющий собой смесь оксоиодида (50-60%), трииодида и оксида лютеция, что установлено на основании данных РФА и кристаллооптического анализов.

При получении однофазового продукта 5 синтеза - оксоиодада лютеция в примерах 2 и 3 необходимо увеличить температуру и время синтеза.

Таким образом, изобретение позволяет не только значительно упростить техно/тоги- 0 чеекийпроцесс получения оксоиодидов лан- таноидов в прототипе, но и найти оптимальный размер частиц металлов для получения оксоиодидов лантаноидов, что значительно сокращает время проведения 5 синтеза при относительно невысоких температурах.

Формула изобретения Способ получения оксоиодидов лантаноидов путем приведения в контакт оксида, порошкообразного металла и йода в герме

тичной ампуле, отличающийся тем,кварцевого стекла, а приведение в контакт

что, с целью повышения выхода конечногоосуществляют при постепенно повышении

продукта и упрощения процесса, использу-температуры до 150°С со скоростью 15

ют мелкодисперсный порошок металла.град/мин с последующим повышением темполученный в результате гидрирования и5 пературы до 350°С со скоростью 2

дегидрирования, ампула выполнена изград/мин.

Использование: химия редкоземельных элементов. Сущность изобретения: процесс осуществляют в герметичной ампуле из кварцевого стекла при постепенном повышении температуры до 150° со скоростью 15 град/мин с последующим повышением температуры до 350°С со скоростью 2 град/мин.