оксидная ванадиевая бронза, способ ее получения и применение в качестве магнитного или электродно-активного материала

Формула изобретения

1. Оксидная ванадиевая бронза состава М_0,25Cu _0,75VO₃, где М - одно-, двух- или трехвалентный металл.

2. Способ получения оксидной ванадиевой бронзы состава М_0,25Cu_0,75VO₃, где М - одно-, двух- или трехвалентный металл, заключающийся в том, что смесь исходных веществ, взятых в стехиометрическом соотношении, термообрабатывают при температуре 1000-1300°С и давлении 60-90 кбар.

3. Оксидная ванадиевая бронза состава М _0,25Cu_0,75VO₃, где М - одно-, двух- или трехвалентный металл, в качестве магнитного материала.

4. Оксидная ванадиевая бронза состава М_0,25Cu _0,75VO₃, где М - одно-, двух- или трехвалентный металл, в качестве электродно-активного материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к новому соединению, конкретно к оксидной ванадиевой бронзе перовскитоподобного типа состава M_0,25 Cu_0,75VО₃, где М - одно-, двух- или трехвалентный металл, кубической сингонии, которая может быть использована в качестве электродно-активного материала при производстве электрохимических устройств или в качестве магнитного материала.

В настоящее время в патентной и научно-технической литературе не описана бронза предлагаемого состава и структуры, а также способ ее получения.

Известна оксидная ванадиевая бронза состава Сu_хV₂O₅, где 0,85<х1 (Фотиев А.А., Волков В.Л., Капусткин В.К. Оксидные ванадиевые бронзы. М.: Наука. 1978. С.53). Но известная бронза относится к моноклинной сингонии и не является соединением перовскитоподобного типа кубической сингонии, и как следствие, не обладает металлическим характером электропроводности.

Наиболее близкой по составу и структуре к заявляемой бронзе является оксидная бронза состава Na_0,33-xCu_xV₂O₅, где 0<х0,17 или Na_2-xCu_xV₁₂O₃₀ , где 0<х1 (Гырдасова О.И., Волков В.Л. Ионоселективные электродные материалы Na_2-xСu_xV₂О₅ и Na _2-xFe_xV₁₂O₃₀ // Неорганические материалы. 1999. Т.35. №9, с.1113). Бронза содержит ванадий в пяти- и четырехвалентном состоянии. Однако известное соединение также относится к моноклинной сингонии и не является соединением перовскитоподобного типа кубической сингонии, и как следствие, не обладает металлическим характером электропроводности.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать состав оксидной ванадиевой бронзы, обладающей свойствами, позволяющими использовать его в качестве магнитного или электродно-активного материала.

Поставленная задача решена путем применения нового соединения оксидной ванадиевой бронзы состава М_0,25 Сu_0,75VO₃, где М - одно-, двух- или трехвалентный металл, в качестве магнитного или электродно-активного материала.

Поставленная задача решена также в способе получения оксидной ванадиевой бронзы состава M_0,25Cu_0,75 VO₃, где М - одно-, двух- или трехвалентный металл, заключающийся в том, что смесь исходных веществ, взятых в стехиометрическом соотношении, термообрабатывают при температуре 1000-1300°С и давлении 60-90 кбар.

Предлагаемый способ получения новой оксидной ванадиевой бронзы заключается в следующем. Готовят исходную смесь веществ, взятых в стехиометрическом соотношении. Берут порошки ванадата одно-, двух- или трехвалентного металла, закиси меди или закиси меди и металлической меди, оксида ванадия (V) и тщательно перемешивают в агатовой ступке. Полученную смесь помещают в платиновый контейнер и нагревают до температуры 1000-1300°С и давлении 60-90 кбар в течение 10-15 минут. После охлаждения контейнера и снижения давления до атмосферного вынимают готовый продукт черного цвета. Готовый продукт подвергают рентгенофазовому и структурному анализам. Измеряют электропроводность на постоянном токе и магнитную восприимчивость.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В агатовой ступке тщательно перемешивают 0,2032 г NaVO₃ ; 0.4547г V₂О₅; 0,3577г Сu₂О. Полученную смесь помещают в платиновый контейнер и нагревают до температуры 1100°С и давлении 80 кбар в течение 10 минут. После охлаждения контейнера и снижения давления до атмосферного вынимают готовый продукт черного цвета. По данным рентгенофазового и структурного анализов получают оксидную ванадиевую бронзу состава Na_0,25Cu_0,75VО₃, перовскитоподобного типа кубической сингонии с параметром кристаллической решетки а=7,2520 Электропроводность образца при температуре 293 К равна 137 Cм/м и магнитная восприимчивость при 100 К равна 2,3·10⁶ э.м.е./г.

Пример 2. В агатовой ступке тщательно перемешивают 0,2380 г СаV₂О₆; 0,1819 г V₂O₅; 0,1431 г Cu₂O и 0,0635 г Сu. Полученную смесь помещают в платиновый контейнер и нагревают до температуры 1000°С и давлении 60 кбар в течение 10 минут. После охлаждения контейнера и снижения давления до атмосферного вынимают готовый продукт черного цвета. По данным рентгенофазового и структурного анализов получают оксидную ванадиевую бронзу состава Са_0,25Сu_0,75VО₃ перовскитоподобного типа кубической сингонии с параметром кристаллической решетки а=7,2811 Электропроводность образца при температуре 293 К равна 114 См/м.

Пример 3. В агатовой ступке тщательно перемешивают 0,3239 г BiVO₄; 0,2728 г V₂O₅; 0,0715 г Сu₂О и 0,1271 г Сu. Полученную смесь помещают в платиновый контейнер и нагревают до температуры 1300°С и давлении 90 кбар в течение 15 минут. После охлаждения контейнера и снижения давления до атмосферного вынимают готовый продукт черного цвета. По данным рентгенофазового и структурного анализов получают оксидную ванадиевую бронзу состава Bi_0,25 Cu_0,75VO₃ перовскитоподобного типа кубической сингонии с параметром кристаллической решетки а=7,3429 По результатам измерения магнитной восприимчивости бронза является парамагнетиком.

Таким образом, авторами получено новое соединение оксидная ванадиевая бронза перовскитоподобного типа состава М_0,25Сu_0,75VО₃, где М - одно-, двух- или трехвалентный металл, кубической сингонии, которая может быть использована в качестве электродно-активного материала при производстве электрохимических устройств или в качестве магнитного материала.