Способ получения фторфосфиновых соединений металлов Советский патент 1981 года по МПК C01B25/10 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРФОСФИНОВЫХ СОЕДИНЕНИП МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к криогейной химии и может быть использовано при получении фторфосфиновых соединений металлов, применяемых в технике разделения изотопов металлов, при получении металлических пленок и в качестве катализаторов. Известен способ получения трифто фосфинов железй, никеля, хрома, пла тины, молибдена, вольфрама при 40400 атм и 100-300 С Cl. Недостатком известного способа является низкий выход продукта, сос тавляоощий . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ пол чения трифторфосфинов металлов, зак лючающийся в том, что металл термически испаряют в тиглях при 10001300 с и .pT.CT., конденсируют пар металла совместно с фтор фосфином на поверхности, охлаждают до 77 К жидким азотом, затем разогр вают конденсат и выделяют продукт. При этом образуются фторфосфиновые соединения металлов с выходом 25100% 2. Однако известный способ непримен для получения фторфосфиновых соединений тех металлов, которые имеют высокую температуру плавления, например вольфрам, или низкое давление паров при температуре плавления в сочетании с агрессивностью, в расплавленном состоянии, например уран. Химическая активность расплавленного урана сокращает ресурс работы тиглей, кроме того, при температуре плавления металлов неизбежно загрязнение продукта материалом тиглей. Применение высоких температур создает дополнительные трудности, связанные с вьвделением лучистой энергии, количество которой пропорционально четвертой степени абсолютной температуры. Это излучение разрушает конденсат, что приводит к слипанию атомов, образованию агрегатов и понижению выхода продукта. При этом протекают также нежелательные фотохимические процессы. Цель изобретения - снижение температуры процесса при получении фторфосфиновых соединений вольфрама и урана. . Поставленная цель достигается тем, что в способе получения фторфосфиновых соединений металлов, вкл1очаюгчем,испарение металла в вакууме.

совместную конденсацию паров металла и фторфосфина на охлаждаемой жидким азотом поверхности с последу1б1Цим разогр вом конденсата и выделением продукта, испарение металла осуществляют катодным распылением.

Применение катодного распыления позволяет поддерживать температуру металла 100-150 С и ос1тяествлять его испарение со скоростью 20-40 мг/ч-см.

Способ осуществляется следующим образом.

Синтез ведут в вакуумной камере, содержащей анод и полый катод, выполненный из металла, входящего в состав продукта. Камера снабжена так же охлаждаемой жидким азотом поверхностью для конденсации паров металла и фторфосфина. Через полый катод в Камеру поступает инертный газ (Аг, Кг, Хе), причем давление внутри катода поддерживают- 5 10 мм рт.ст., а в камере / 2-10 t/M рт.ст.

Ври напряжении 1000-2000 В между электродами поджигают разряд, который ионизирует инертный газ. Ионы инертного газа бомбардируют материал катода. При этом металл испаряется, создавая поток 20-40 мг/см -ч. Газообразный триЛторфосфин с содержанием примесей/V10 по трубке подают на пверхность , охлаждаемую жидким азотом при этом отношение составляе 100-1000. Подачу трифторфосфина осуществляют либо перед катодным распыДе ием, либо одновременно. Пары металла и трифторфосфина совместно конденсируют на охлаждаемой жидким азотом поверхности либо в виде гомогенной смеси, либо слоями. Затем прекращают разряд и разогревают конденсат до комнатной температуры, при этом происходит синтез продукта. Избыточный трифторфосфин удаляют откачкой. Продукт анализируют на масс-спектрометре, снимают ИК- и электронный спектр с целью идентификации полученного вещества.

Пример. Полый катод выполняют из урана с содержанием примесей 0,1%. При токе разряда 50 мА и напряжении 2000 В -скорость подачи пара урана составляет 15 мг/ч. Трифторфосфин подают в камеру в стократном избытке к металлу - около 0,5 л/ч, температура катода не превышает . J Производительность по продукту составляет 30 мг/ч. Выход по урану 100%.

Пример 2. Полый катод выполняют из вольфрама. При токе разряда 100 мА и напряжении 1000 В скорость распыления вольфрама составляет 15 мг/ч. Скорость подачи PFj 1,8 л/ч, при этом . Температура катоца не превышает . В течение 1ч получают 50 мг соединения с выходом 100% по металлу.

Из приведенных примеров видно, что предлагаемый способ позволяет снизить температуру испарения металла на 900-1200°С.

Искусственное охлаждение полого катода позволяет снизить температуру испарения металла до 20-50 С.

Применение предлагаемого -способа позволяет получать фторфосфиновые соединения ряда металлов, имеющих важное прикладное применение в технике раз,деления изотопов металлов, для получения металлических пленок, в качестве катализаторов и т.д.

Формула изобретения

Способ получения фторфосфиновых соединений металлов, включающий испарение металла в вакууме, совместную конденсацию паров металла и фторфосфина на охлаждаемую жидким азотом поверхность с последующим разогревом конденсата и вьщелением продукта, отличающийся тем, что, с целью упрсндения процесса за счет снижения температуры при получе0 НИИ фторфосфиновых соединений вольфрама и урана, испарение металла осуществляют катодным распылением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

е 1. Kruck V. Th. Angew. Chem,

1967, 79, N1, с.27.

2. Timms P.L. Chem. Comm, 1969, C.1033.