Способ получения конденсированных смешанных фосфатов щелочных металлов и металла, выбранного из ряда: кобальт, кадмий, марганец Советский патент 1982 года по МПК C01B25/38 

Поставленная цель достигается способом получения конденсированных смешанных фосфатов, включающим взаимодействие растворов хлоридов d-элементов и триметафосфимата натрия при пеР мешивании в течение 0, ч при койнатной температуре с последующим нагреванием полученных осадков до температуры 500-700°С и выдерживанием при этой температуре в течение 1-2 ч

Целесообразно при получении полифосфатов кобальта NaCoCPO) и Na ColPO) исходные соединения брать в мольном соотношении хлорида кобальта к триметафосфимату натрия, равном 1:0,9-,

Для получения смешанных тримета- . фосфатов марганца или кадмия (P,0),, или NaCdCPjO) исходные соединения берут в мольном соотношеНИИ хлорида металла и триметафосфимата натрия, равном 1:3-5Выбор соотношений исходных соединений является оптимальным. Большие соотношения нецелесообразны, так как происходит большой расход исходных соединений. При меньших отношениях образуются фазы переменного состава, при нагревании которых не происходит образования смешанных конденсированных фосфатов строго стехиометрического состава.

Так, при соотношении м CPg, Наа,() , меньше чем 1:3, образуются осадки переменного состава :Na; M{P 03N3H)2iX (), где М Ип, Со, Cd.

В случае соотношения : .: ) , мдньшем чем 1:0,91,1, также образуются осадки переменного состава , содержащие хлор NaCo(R50gN,,H).

Время взаимодействия в смеси CdCe Naj() - N2.0 определяется скоростью достижения равновесия, которо .устанавливается в течение 0,5-1 ч. Увеличение длительности процесса свыше 1 ч не приводит к изменению продукта реакции. Время перемешивания меньше 0,5 ч ведет к образованию фаз переменного состава.

Время взаимодействия в смесях - Na3{P O N,H) - и MnCfj. .Na.,,() - Н,0 (k-бч} определяется по количеству выпавшего осадка. Выдерживание смеси меньшей ч приводит к образованию очень незначительного количества осадка ( 1015%).

Выбор температурного интервала основывается на том, что при температуре ниже продукт нагревания содержит азот, ч,то ведет к загрязнению образующихся конденсированных фосфатов; нагревание вещества выше приводит к появлению в продукте черных включений и частичному разложению получаемого вещества (см. таблицу).

Отношение N/P и P/Cd в продуктах нагревания осадка, полученного из растворов CdCC, и Ка-(Ро,05МзНз) , при соотношении CdGHy .,( ) ,

равном 1:3. 59 Таким образом, нагревание смешанных триметафосфиматов марганца, кобальта и кадмия .до 500-700С и выдер живание, при этой температуре в течение 1-2 ч приводит к получению конденсированных фосфатов строго стехиометрического состава. Пример 1. 25 мл раствора хлорида марганца, содержащего 1 г , смешивают с 25 мл раствора триметафосфимата натрия, содержащего 5,68 г Na3().H2.0 (отношение MnCCj.- Na (Р 0 ,) х 1:3). Полученный гомогенный раствор выдерживают при комнатной температуре в течение 6 ч. Выпавшие кристаллы отфильтровывают на фильтре Шотта № 1, промывают один раз ацетоном, затем эфиром. Получают 3.6 г МадМп()2.. Выход 85%. Полученный осадок нагревают со скоростью 15°С/мин до 600 С и выдерживают при этой температуре в течени 1 ч. Данными химического анализа и хро матографии на бумаге подтверждается образование триметафосфата марганца состава Na.Mn(P Од) . Получают 2,7 г Выход 851. Найдено, %: 20,08; МпО 11,38 Q 68,54 ). Вычислено, %: 19,9б; МпО 11,43; Р.05- 68,51. Пример 2. 25 мл раствора хл рида кобальта, содержащего 1 г СоС , смешивают с 25 мл раствора триметафосфимата натрия, содержащего 1,58 г ,,)- (отношение Na (РЗ 0 Nj Н,) HjO 1:1). Полученный гомогенный раство выдерживают при комнатной температур в течение 5 ч. Выпавшие кристаллы от фильтровывают на фильтре Шотта № 1, промывают один раз ацетоном, затем эфиром. Получают 1,6 г NaCo(P ., x7HiO. Выход 86%. Полученный осадок нагревают со скоростью 20(/мин до 700°С и выдерживают при этой температуре в течени 2 ч. Данными химического анализа и хро матографии на бумаге подтверждается образование полифосфата кобальта состава NaCo(PO) . Получают 1,1 г. Выход 86%. 9,74; СоО 23,51 ; Найдено, %: Р2 05-66,75 МаСо(Р05)з 9.72; СоО 23.9; Вычислено,%: П р И м е р 3. 25 мл раствора хлорида кобальта, содержащего 1 г CoCEj- , см 1йивают с 25 мл растворл триметафосфимата натрия, содержащего 6,32 г Na3(P306N H)- kV (отношение CoCf-j6Н2 0 ) п 4 1:+). Полученный гомогенный раствор выдерживают при комнатной температуре в течение k ч. Выпавшие кристаллы отфильтровывают на фильтре Шотта № 1, промывают один раз ацетоном, затем эфиром. Получают 3 г (P,,),2. . Выход Полученный осадок нагревают со скоростью 20 С/мин до и выдерживают при этой температуре в течение 1,5 ч. Данными химического анализа и хроматографии на бумаге подтверждено образование полифосфата кобальта состава Na4Co(PO) . Получают 2,25 г. Выход 86%. Найдено, %: Ма„0 13,80; СоО 12,05; 68,15 (РО)б , Вычислено, %: 19, СоО 11,99; ,- 68,17 Пример 4. 25 мл раствора хлорида кадмия, содержащего 1 г CdCP/j.- 2,, смешивают с 25 мл раствора триметафосфимата натрия, содержащего 8,20 г ,,0(,Nj,H )4Н, (отношение CdCC.2.- 2 , 5H2.0:Na(,f )« 4Н,,О 1:5). Смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 1 ч. Осадок отфильтровывают на фильтре Шотта № 4, промывают три раза водой, один раз ацетоном, затем эфиром. Получают 1 ,9 г NaCd (Р О, N-H.,) . Выход 98%. . Полученный осадок нагревают со скоростью мин до 500с и выдерживают при этой температуре в течение 2 ч. Данными химического анализа и хроматографии на бумаге подтверждается образование триметафосфата кадмия состава NaCd(). Получают 1,6 г. Выход 98%. 8,30; CdO 34,55; Найдено, % Р О,, 57,25 NaCd(P.50p) t;a,0 8,32; CdO 34,48; Вычислено, Р-гО,; 57,20. денсированных фосфатов марганца, кобальта и кадмия основан на использовании нетоксичных, неагрессивных веществ. Исключение операций многократного истирания и нагрева позволяет упростить способ. Кроме того, сокращается время нагрева до 1-2 ч по сравнению с известным способом, в котором исходные компоненты нагревают при 700-8о6с в течение ч Продолжительность процесса по предлагаемому способу составляет симум 8 ч, т.е. время, необходимое для получения смешанных конденсированных фосфатов марганца, кобальта и кадмия сокращено по сравнению с пр тотипом в 3 раза. Предлагаемый способ не требует многократного тщательного перетирания реагентов, а rax e- ifa-spororo соблюдения стехиометрического соотношения исходных компонен1-ов и позволя ет получить конденсированные фосфаты высокой степени с достаточно высоким выходом (85-98). Полученные предлагаемым способом .соединения могут быть использованы в качестве катализаторов, а также в качестве матриц для активации ионами редкоземельных элементов. Формула изобретения 1. Способ получения конденсирован ных смешанных фосфатов щелочных металлов и металла , выбранного из ряда щии взаимодействие соединении этих металлов и соединения фосфора, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, сокращения продолжительности процесса, в качестве исходных соединений используют хлорид или кобальта, или кадмия, или марганца и триметафосфимат натрия и процесс ведут при комнатной температуре в течение 0,5-6,0 ч с последующим нагреванием смеси до температуры 500-700 С и выдерживанием ее в течение 1-2.ч. 2,Спосои по п. 1, отли чающий с я тем, что, с целью получения смешанных триметафосфатов или марганца или кадмия исходные соединения берут в мольном соотношении хлорида металла и триметафосфимата натрия , равном 1:З-Б3.Способ по п. 1-, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью получения смешанных полифосфатов кобальта исходные соединения берут в мольном соотношении хлорида металла и триметафосфимата натрия, равном 1: :0,9-. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Tordjman J., Qui О.Т. Laugt М. Bull. Soc. fr. Mineral Cristallogr 1970, 93, 160-165. 2.Mehrotra R.C., Yyas P.C., Oza C.K. - Indian J. Chem, 1972, 10, №7, 726-730.