способ получения соединения ksc2f 7
| Классы МПК: | C01F17/00 Соединения редкоземельных металлов, те скандия, иттрия, лантана или группы лантаноидов |
| Автор(ы): | Соколова Юлия Васильевна (RU), Черепанин Роман Николаевич (RU) |
| Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) (RU) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2005-11-01 публикация патента:
20.03.2007 |
Изобретение относится к неорганической химии редкоземельных металлов, в частности к неорганической химии скандия. Способ получения соединения KSc2F 7 включает взаимодействие раствора соли скандия с концентрацией 0,6 моль/л и твердого гидродифторида калия при мольном отношении F:Sc от 5 до 9. Полученный осадок промывают водой, этиловым спиртом, сушат и прокаливают при температуре 300°С до постоянного веса. Предлагаемый способ позволяет исключить операцию сплавления, т.е. упростить синтез соединения. 1 табл.
(56) (продолжение):
CLASS="b560m"Cheme, 40B(6), 726-729, 1985. CHAMPARNAUD-MESSARD, JEAN CLAUDE et al, The univalent metal (M) fluoride-scandium fluoride systems (M = lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, thallium, ammonium), (реферат). Journal of the Less-Common Metals, 167(2), 319-327, 1991.
Формула изобретения
Способ получения соединения KSc2F 7 из соединения скандия и гидродифторида калия, отличающийся тем, что используют взаимодействие раствора соли скандия с концентрацией 0,6 моль/л и твердого гидродифторида калия при мольном отношении F:Sc от 5 до 9, осадок промывают водой, этиловым спиртом, сушат и прокаливают при температуре 300°С до постоянного веса.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к неорганической химии редкоземельных металлов, в частности к неорганической химии скандия.
Известен способ получения соединения KSc2F 7 твердофазным синтезом из оксида или фторида скандия и фторида или гидродифторида калия (Sobolev B.P. / The Rare Earth Trifluorides. Part 1. The high Temperature Chemistry of the Rare Earth Trifluorides. Institute of Cristallography. Moscow. Russia. Institute d'Estudis Catalans. Barselona. Spain. 2000. 520 p.). Недостатком данного метода является использование высокой температуры для синтеза указанного соединения. Данные о синтезе этого соединения в растворе в известной литературе отсутствуют. Этот способ принят за прототип.
С целью упрощения разработан способ получения соединения KSc2F 7, включающий взаимодействие между раствором соли скандия и твердым гидродифторидом калия при комнатной температуре. При этом для концентрации скандия в растворе 0,6 моль/л мольное отношение F:Sc (n) должно составлять от 5 до 9. Установлено, что в случае n=4 получается смесь фторида скандия и KSc2 F7, при n2f 7, патент № 2295495" SRC="" height=100 BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 3 фторид скандия. При значении n=10-12 продуктом является соединение K5Sc3F 14. Предлагаемый способ позволяет исключить операцию сплавления, т.е. упростить синтез соединения.
Пример 1. К раствору ScCl3 с концентрацией 0,6 моль/л объемом 100 мл добавили при перемешивании 11,7 г твердого KHF 2 для получения мольного отношения F:Sc=5. Смесь выдержали при перемешивании 30 мин. Получили гель, занимающий весь объем сосуда, разделение фаз в котором самопроизвольно достигается в течение нескольких месяцев. Осадок промыли дистиллированной водой, этиловым спиртом, просушили и прокалили при температуре 300°С до постоянного веса. Потери при прокаливании составили 1%.
По данным рентгенофазового анализа (РФА) полученное вещество представляет собой соединение KSc2 F7, имеющее орторомбическую кристаллическую решетку с параметрами решетки, которые приведены в работе [1]. Результаты элементного анализа (рентгеноспектральный метод, позволяющий определять элементы от бора до урана при их присутствии в образце с максимальной ошибкой 0,3%) даны в таблице. Разность в содержании элементов по сравнению с расчетными значениями для этого соединения в опыте 1 связана, по-видимому, с захватом ионов калия и фтора, а также гидрофторид-иона, входящих в состав осадителя, из маточного раствора из-за низкой эффективности отмывки полученного студенистого осадка.
Пример 2. Эксперимент проводили, как в примере 1, но использовали мольное отношение F:Sc=4. Продуктом, по данным РФА и элементного анализа (таблица), является смесь соединений KSc2F7 и фторида скандия.
Пример 3. Эксперимент проводили, как в примере 1, но мольное отношение F:Sc равнялось 10. Получен кристаллический осадок, который, по данным РФА, представляет собой соединение состава K5Sc3F 14.
Пример 4. Эксперимент проводили, как в примере 1, но использовали мольное отношение F:Sc=9. Продуктом, по данным РФА, является соединение KSc2F 7.
Пример 5. Эксперимент проводили, как в примере 1, но мольное отношение F:Sc равнялось 12. Получен кристаллический осадок, который, по данным РФА и элементного анализа, представляет собой соединение состава K5Sc 3F14.
Результаты опытов и характеристики твердых фаз представлены в таблице.
При другом значении концентрации соли скандия интервал мольных отношений F:Sc может быть другим. Например, при концентрации ScCl3 0,3 моль/л и n=12 получено соединение KSc2 F7. Более подробно этот вопрос не изучен.
| Таблица | |||||
| Условия и результаты взаимодействия 0,6М раствора ScCl 3 с твердым KHF2 | |||||
| № примера | n | Состав твердого продукта | Содержание, найдено/рассчитано, % | ||
| К | Sc | F | |||
| 1 | 5 | KSc2 F7 | 13,83/14,92 | 32,22/34,32 | 53,95/50,76 |
| 2 | 4 | KSc2F7+ScF 3 | 8,71 | 31,19 | 60,10 |
| 3 | 10 | K5Sc 3F14 | - | - | - |
| 4 | 9 | KSc2 F7 | - | - | - |
| 5 | 12 | K5 Sc3F14 | 32,45/32,03 | 21,53/22,10 | 46,02/45,87 |
Класс C01F17/00 Соединения редкоземельных металлов, те скандия, иттрия, лантана или группы лантаноидов