способ получения оксида платины (iv)

Формула изобретения

1. Способ получения оксида платины(IV), включающий обработку платинохлористоводородной кислоты гидроксидом натрия и кислотой, отличающийся тем, что платинохлористоводородную кислоту обрабатывают гидроксидом натрия при мольном соотношении NaOH:Pt от 10 до 14 и при концентрации платины в реакционной смеси от 0,4 до 0,6 моль/л прогревают реакционную смесь при кипении до желтого цвета, охлаждают, отфильтровывают образовавшийся осадок, растворяют его в воде, раствор обрабатывают не содержащей хлор-ион кислотой при температуре не более 50°С до значений рН от 2,0 до 4,5, отфильтровывают образовавшийся осадок, промывают водой и сушат.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве не содержащей хлор-ион кислоты используют азотную или уксусную кислоты.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения 4-х водного гидратированного оксида платины (IV) PtO₂·H ₂O осадок сушат при температуре не более 50°С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения безводного оксида платины (IV) осадок сушат при температуре (300-500)°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химии платиновых металлов, в частности синтезу соединений платины, а именно синтезу оксида платины (IV).

Известен способ получения 4-водного оксида платины(IV) PtO₂·4H₂O («гексагидроксоплатиновая кислота» или «гексагидроксоплатинат(IV) диводорода» Н₂[Pt(ОН)₆]) путем кипячения хлорида платины(IV) PtCl₄ с избытком раствора гидроксида натрия и последующим подкислением уксусной кислотой (С.Ливингстон. Химия рутения, родия, палладия, осмия, иридия, платины. М.: Мир, 1978, с.281). Недостатком данного способа является получение готового продукта, загрязненного трехводным оксидом платины PtO₂·3H ₂O.

Известен способ получения 4-водного оксида платины(1У) путем растворения хлороплатината калия K₂ [Pt(Cl)₆] в горячем 30%-ном растворе NaOH и обработкой охлажденного раствора уксусной кислотой до рН 5. (Руководство по неорганическому синтезу. / Под ред. Г.Брауэра. М.: Мир, 1985, т.5, с.1820). Недостатком данного способа является повышенное содержание щелочи в готовом продукте.

Известен способ получения 4-водного оксида платины(IV) путем нагревания раствора платины H₂PtCl₆ с гидроксидом натрия до кипения и подкисления реакционной смеси уксусной кислотой. (С.Ливингстон. Химия рутения, родия, палладия, осмия, иридия, платины. М.: Мир, 1978, с.334). Способ принят за прототип. Недостатком прототипа является повышенное содержание хлора в конечном продукте.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является получение оксида платины(IV) с минимальным содержанием примесей.

Заданный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем обработку платинохлористоводородной кислоты гидроксидом натрия и кислотой, платинохлористоводородную кислоту обрабатывают гидроксидом натрия при мольном соотношении NaOH:Pt от 10 до 14 и концентрации платины в реакционной смеси от 0,4 до 0,6 моль/л, прогревают реакционную смесь при кипении до желтого цвета, охлаждают, отфильтровывают образовавшийся осадок Na₂Pt(OH)₆, растворяют его в воде, раствор обрабатывают кислотой при комнатной температуре до значений рН от 2,0 до 4,5, отфильтровывают образовавшийся осадок оксида платины(IV), промывают водой и сушат. Для получения 4-водного оксида платины(IV) PtO₂·4H₂ O осадок сушат при температуре не более 50°С; безводного оксида платины(IV) PtO₂ - при 300-500°С.

Сущность способа состоит в том, что синтез оксида платины(IV) осуществляют через стадию образования промежуточного соединения гексагидроксоплатината(IV) натрия Na₂[Pt(OH)₆ ], которое отделяют от маточного раствора, содержащего NaOH и NaCl, фильтрованием, при этом большее количество натрия и хлора остается в растворе. Затем осадок Na₂[Pt(OH)₆ ] растворяют в воде и полученный раствор обрабатывают кислотой до образования осадка 4-водного оксида платины(IV) PtO₂ ·4Н₂О, осадок отфильтровывают, при этом натрий остается в растворе. Тем самым достигается очистка от хлора и натрия.

В ходе проведенных исследований установлено, что для проведения первой стадии процесса - обработки платинохлористоводородной кислоты гидроксидом натрия и получения промежуточного соединения гексагидроксоплатината(IV) натрия Na₂[Pt(OH)₆ ] оптимальными условиями являются:

- мольное отношение (NaOH:Pt)=10÷14;

- концентрация платины в реакционной смеси 0,4-0,6 моль/л.

При мольном отношении (NaOH:Pt) менее 10 реакция замещения хлор-иона на ОН-группу протекает неполно и гексагидроксоплатинат(IV) натрия загрязняется хлорсодержащим соединением Na₂Pt[(OH)_xCl _y]. При мольном отношении более 14 гексагидроксоплатинат(IV) натрия загрязняется осадком NaCl из-за уменьшения его растворимости в реакционной смеси.

При концентрации платины в реакционной смеси после смешения реактивов менее 0,4 моль/л выход осадка гексагидроксоплатината(IV) натрия уменьшается. При концентрации платины более 0,6 моль/л осадок гексагидроксоплатината(IV) натрия загрязняется осадком NaCl из-за уменьшения его растворимости в реакционной смеси. Необходимая концентрация платины достигается добавлением в реакционную смесь воды. Установлено, что для проведения второй стадии процесса - получения 4-водного оксида платины(IV) оптимальными условиями являются:

- температура не более 50°С;

- значение рН от 2,0 до 4,5.

Температура осаждения более 50°С приводит к дегидратации и загрязнению осадка 3-водным оксидом платины(IV) PtO₂·3H₂O.

Значение рН осаждения более 4,5 приводит к образованию осадка, трудно отмываемого от примесей, тем самым не достигается высокой степени очистки от хлора и натрия. При значении рН менее 2,0 выход осадка в готовую продукцию снижается из-за повышения остаточного содержания платины в маточном растворе. Кроме того, значение рН при осаждении значительно влияет на продолжительность отстаивания и фильтрования осадка, что немаловажно в производственном исполнении технологии.

Примеры осуществления способа

В качестве исходного продукта для опытов № 1-8 (таблица 1) по получению оксида платины(IV) был приготовлен раствор платины H₂PtCl₆, содержащий 600 г/л Pt.

Пример 1

К 50 мл раствора платины при комнатной температуре добавляли расчетное количество гидроксида натрия в виде раствора 500 г/л NaOH для мольного соотношения (NaOH:Pt) от 10 до 14 (таблица 1) и добавляли деионизированной воды до концентрации платины в общем объеме смеси от 0,3 до 0,7 моль/л. Реакционную смесь нагревали до кипения и выдерживали при нагревании до изменения окраски раствора от красно-оранжевого до желтого цвета, затем охлаждали. Выпадал осадок желтого цвета, который отфильтровывали, не промывали (т.к. осадок водорастворимый), сушили и взвешивали. Определяли выход осадка и анализировали его (таблица 1). В маточном растворе определяли содержание платины.

Пример 2

Навеску 20 г гексагидроксоплатината(IV) натрия, полученного по режимам опыта № 3 (таблица 1) как оптимальному варианту, растворяли в деионизированной воде при комнатной температуре, после контрольного фильтрования полученный раствор обрабатывали кислотой до разных значений рН. Для обработки использовали азотную и уксусную кислоты. Образовавшийся осадок промывали деионизированной водой, сушили, взвешивали, анализировали на содержание платины, натрия и хлора (таблица 2).

Пример 3

Приготовили осадок 4-водного оксида платины (IV) по режимам опыта № 3 (таблица 2, А) как оптимального варианта. Осадок сушили при различных температурных режимах (таблица 3) и анализировали на содержание платины.

Таблица 3
Сушка осадка оксида платины(IV)
№ опыта	Температура сушки, °С	Содержание Pt, %	Расчетное значение n в формуле PtO2·nH2O
1	50	65,2	4,0
2	60	66,9	3,6
3	300-500	85,9	0,0
4	550	91	Смесь металлической Pt и PtO2