Способ получения фосфорнокислыхСОлЕй ТАНТАлА или НиОбия Советский патент 1981 года по МПК C01B25/46 

1

Изобретение относится к способу получения фосфорнокислых солей тантала или ниобия общей формулы , где М - ниобий, тантал, которые проявляют полупроводниковые свойства.

Известен способ получения соединений состава М ОРО4, где М - ниобий, тантал, основанный на высокотемпературном синтезе, включающем сплавление окнслов Nb205 или Та2О5 с ангидридом фосфорной кислоты PgOs нри температуре 1000-1200°С НЛП взаимодействие водорастворимых соединений ниобия пли тантала с избытком фосфорной кислоты с последующим прокаливанием образующихся гелеобразных гидратированных осадков при 1000°С и очисткой их выщелачиваиием в воде от посторонних примесей I.

Наиболее близким к предлагаемому является способ полученияфосфорнокислых солей ниобия и тантала, который включает предварительное переведение соединений ниобия или тантала в водорастворимую форму. Для этого окислы Nb2O5 или Та205 сплавляют с КОН при 800-900°С в мольном отнощении MgOs: КОН 1 : 2,5. Плав переводят в течение 3-5 дней в водный раствор в виде ниобата или таиталата калия и прибавляют к нему избыток фосфорной кислоты в мольном отнощении

М : НзРО4 1 : 5. Образующиеся гелеобразиые осадки отделяют фильтрованием, отмывают от примеси фосфата калия, переносят в тпглн и прокаливают при 1000°С в течение 3-5 ч. Образующиеся продукты отвечают кристаллическим соединениям состава , где М - ниобий или тантал 2.

Недостатками даиного способа являются

высокая температура, используемая на стадии получения исходных реагентов н конечного продукта; многостадийность и длительность процесса получения конечного продукта.

Целью изобретения является сокращение времени процесса и снижение температуры плавления.

Поставленная цель достигается способом, включающим обработку соединений ниобия или тантала реагентом - фтористоводородной и азотной кислотами при мольном соотнощении металла, фтористоводородной и азотной кислот, равном 1 :7- -10:2-5, а затем фосфорной кислотой

при мольном соотнощении металл : фосфорная кислота, равном I:2-5, далее выдерживают раствор ири повыщенной температуре до образования кристаллического осадка. Затем его отделяют и прокаливают

при 300-350°С в течение 1-5 ч. По данным химического анализа в каждом из соединений для NbOP04: Найдено, %: Nb 45,50; Р 15,21; О 39,29. Вычислено, %: Nb 45,57; Р 15,19; О 39,24. Для ТаОР04: Найдено, %: Та 61,91; Р 10,56; О 27,53. Вычислено, %; Та 61,99; Р 10,61; О 27,40. Рентгенографическое и ИК-спектроскопическое исследование иозволило установить нринадлел ность синтезированных соединений к кристаллическим фосфатам ниобия и тантала состава NbOP04 и ТаОР04. Нредложеиный способ позволяет вести прокаливание при более низких температурах и сократить длительность ироцесса за счет исключеиия стадий сплавления и выщелачивания. Н РИМ ер 1. К 10 г металлического ниобия или к 15 г Nb2O5, помещеиным в полиэтиленовый стакан, добавляют 34 мл 40%-ного раствора HF и 16 мл 60%-ного раствора HNOs (М : HF : НМОз 1 : 7 : 2). Носле полного растворения металла или его окисла к образующемуся раствору добавляют 15 мл 85%-ного раствора НзРО4 (М : НзР04 1 : 2) и нагревают содержимое стакана на водяной бане в течение 10ч до вынадения белого кристаллического осадка. Осадок отделяют фильтрованием через воронку Бюхнера, промывают 100 мл 5%-ного раствора HNOa, переносят в фарфоровую чашку и подвергают термической дегидратации в муфельной печи при температуре 300°С в течение 3 ч. Выход продукта, отвечающего составу NbOPO4, равняется 21,3 г, что соответствует в пересчете на ниобий 97%. Нример 2. К 10 г металлического Nb или 15 г Nb2O5 добавляют 48 мл 40%-ного раствора HF и 41 мл 60%-ного раствора HNOs (M:HF:HNO3 1 : 10:5). К полученному раствору добавляют 37 мл 85%-ного раствора НзР04 (М:НзРО4 1:5). Последующие операции аналогичны примеру 1. Выход NbOP04 составляет 21,1 г или 96%. Пример 3. 10 г металлического Та или 12 г ТагОб растворяют ири нагревании в смеси 17 мл 40%-ного раствора HF и 8 мл 60%-ного раствора HNOs (M:HF:HNO3 1:7:2). К полученному раствору добавляют 8 мл 85%-ного раствора НзРО4 (М : НзР04 1:2) и затем упаривают его на водяной бане в течение 20 ч до образования белого кристаллического осадка. Последующие операции аналогичны примеру 1. Выход составляет 15 г ТаОРО4 или 93% в пересчете на Та. Пример 4. К 10 г металлического ниобия или к 15 г Nb2O5, помещенным в полиэтиленовый стакан, добавляют 34 мл 40%-ного раствора HF и 16 мл 60%-ного раствора ННОз (М : HF : HNOa 1 : 7 : 2). После полного растворения металла или его окисла к образующемуся раствору добавляют 15 мл 85%-иого раствора НзРО4 (М : НзР04 1 : 2) и нагревают содержимое стакана на водяной бане в течение 10 ч до выпадения белого кристаллического осадка. Осадок отделяют фильтрованием через воронку Бюхнера, промывают 100 мл 15%-ного раствора HNOs, иереносят в фарфоровую чашку и подвергают термической дегидратации в муфельной печи ири температуре 350°С в течение 3 ч. Выход конечного продукта, отвечающего составу NbOPO4, равен 21,3 г, что соответствует в пересчете на ниобий 97%. Формула изобретеиия Способ получения фосфорнокислых солей тантала или ниобия общей формулы MVOPO4, где М - тантал, ниобий, включающий обработку соединений металлов сначала реагентом, а затем фосфорной кислотой, отделение осадка и прокаливание его, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени процесса и снижения температуры прокаливания, в качестве реагента берут фтористоводородную и азотную кислоты при мольном соотношении металла, фтористоводородной и азотной кислот, равном 1:7--10:2-5, а фосфорную кислоту берут в мольном соотношении металл : фосфорная кислота, равном 1 :2- 5, с последующим выдерживанием раствора при повышенной температуре до образования кристаллического осадка. Нсточники ииформации, принятые во внимание при экспертизе 1.Mat. Res. RulL, 6, 1157, 1971. 2.J. Am. Chem. Soc., 73, № 11, 509, 1951.