Способ получения двойных пирофосфатов железа (ш)

 

Изобретение относится к способу получения двойных пирофосфатов общей формулы FeMOP O, 1М(Г) - Na, К, Rb или Cs, которые могут быть использованы для приготовления твердых электролитов. С целью снижения температуры и упрощения процесса и повьшгения вьпсода продукта кислый трехэамещенный пирофосфат железа (III) вводят в нитрат щелочного металла при молярном соотношении пирофосфата и нитрата 1:(5-10) и процесс ведут в температурном интервале от температуры плавления нитрата до величины, на 10-20 с превышающей температуру плавления нитрата. Выход продукта составляет более 91-99% в зависимости от используемого нитрата. 2 табл. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 01 В 25 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3839907/31-26 (22) 07. 01,85 (46) 15,02,87. Бюл, У 6 (7!) Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета им В.И. Ленина (72) В,А, Люцко и Т,И. Приседская (53) 66!.872.455(088.8) (56) Gabelica — Robert M. Loreand M., Labbe Ph, Raveau В, J. Solid State

Ghem, 1982, 45, У 3, р. 389-395.

Пирофосфат NaFeP<0 ячеистая структура ° РЖ "Химия", 1983, 13 Б

335. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВОЙНЫХ ПИРОФОСФАТОВ ЖЕЛЕЗА (111) .„Я0„„1289817 А1 (57) Изобретение относится к способу получения двойных пирофосфатов общей формулы FeM(I)P О, (И(7) — Na, К, Rb или Cs) которые могут быть использованы для приготовления твердых электролитов, С целью снижения температуры и упрощения процесса и повышения выхода продукта кислый трехэамещенный пирофосфат железа (III) вводят в нитрат щелочного металла при молярном соотношении пирофосфата и нитрата 1:(5-10) и процесс ведут в температурном интервале от температуры плавления нитрата до величины, на 10-20 С превышающей температуру плавления нитрата, Выход продукта составляет более 91-993 в зависимости от используемого нитрата. 2 табл, Найдено, %

Соединение

Рассчитано, % и<>> J Fe J г »<» J ге

9,09

22,10 24,51 8,85 21,09

FeNaP О, ЕеКР О

ГеРЬР О, FeCaP О, 24, 23

22, 54

18, 18

23,05 14,01

19,68 25,68

17,08 35,92

14,50 20,82

26,98 17,78

36,64 15,43

l9,92

16,94

l5,10

16,12

1 128

Изобретение относится к способу получения неорганических веществ, а именно двойных пирофосфатов железа (III) и щелочного металла общей формулы FeM(I)P О, которые могут быть перспективнь>ми материалами для приготовления твердых электролитов °

Цель изобретения — упрощение процесса и снижение температуры последнего, а также повьппение выхода продукта.

Пример l. 1,85 r нитрата натрия помещают в керамический тигель и переводят в расплав при 310 С (» „ 306,8 С), Затем в полученный расплав всыпают 1 r FeHP О (FeHP О:

МаМО > = 1:5). Через 2-3 мин начинается реакция, сопровождаемая выделением окислов азота, После прекращения газовыделения (30 мин) твердую фазу выдерживают в расплаве еще

2 ч, охлаждают до комнатной температуры и отмывают нерастворимый остаток от избытка нитрата горячей водой. Выход продукта 99,2%. По данным тонкослойной хроматографии он представляет собой пирофосфат. Рентгенометрические данные и результаты химического анализа (табл.l) свидетельствуют о том, что это двойная соль состава Fe_#_aP 0, Аналогичный

2 7 результат получают при использовании соотношения FeHP. О > . NAN0> = 1:10, Реакция протекает количественно: после ч контакта FeHP 0 с расплавом

NaN0 (1:5) выход составляет .97,1%, после 2 ч — 99,2%, после 3 ч — 99,6%, Пирофосфат отмывают от избытка нитрата водой в течение 30 мин, при этом нитрат может быть повторно использован после выпаривания воды.

По известному способу двойной пирофосфат FeNaP 0 получают взаимодействием оксида железа, фосфата аммония и соды при 1100 С в течение

} ч. Затем плав ступенчато охлаждают

9817 2 до комнатной температуры. Пирофосфат отделяют от растворимых примесей промывной водой. Выход продукта

52,3%, Пример 2. Получение других двойных пирофосфатов при предлагаемых параметрах представлено в табл,2.

Из данных табл,2 следует, что при температуре ниже температуры плавjQ ления нитратов щелочных металлов взаимодействие не идет, При температуре выше температуры плавления, например, на 20 С начинается разложение нитратов, что обуславливает

15 снижение выхода продукта.

При молярном отношении менее 1!5 выход продукта хотя и больше, чем в известном способе, не является технологическим. При молярном отношении

20 более 1:10 выход продукта не увеличивается, а расход реагента увеличивается.

Ф о р м ул а и э о б р е т е н и я

Способ получения двойных пирофосфатов железа (III) общей формулы

FeM(I)P О, где M(I) — щелочной металл, включающий термическую обра30 ботку смеси реагентов, содержащих железо, фосфат и соль щелочного металла, с образованием плава, его охлаждение и выделение продукта отмывкой плава от растворимых соединений

35 водой, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и снижения температуры последнего, а также повьппения выхода продукта, в качестве соли щелочного металла ис40 пользуют его нитрат, а в качестве железо- и фосфатсодержащего реагента используют кислый трехзамещенный пирофосфат железа, который вводят в расплав соли щелочного металла при

45 молярном соотношении пирофосфата железа к нитрату, равном 1:(5-10)

Таблица 1

1,1289817

Таблица 2

+t С

3 4

Процесс не идет

1:3

300

I:3.

94,6

307

95,0

1:3

325

94,3

94,6

1:3

340

92,1

9I 3

300 .

1:5

Процесс не идет

99,2

99,6

99,2

1:5

307

99,4

l 5

98,0

99,7

315

l:5

325

98,7

99,2

99,5

96,3

340

1:5

96,3

95,1

1:7

300

Процесс не идет

1:7

307

98,9

99,1

99,3

99,1

99,0

1:7

98,7

315

99,1

1:7

325

99,0 99,2

340 96,5

l:7

95,7

95,4

300

Процесс не идет

99,3

99,1

307

1:10

99,3

315

1:10

98,4

99,0

99,5

99,!!

:10

325

98,5

99,3

1!1О

340

95,7

95,2

95,3

Процесс не идет

1:15

300

1:15

98,6

301

99,0

РеНР20, MNO3

Выход, 7 Выход, 7 Выход, Ж (! 2ч) (7с. Зч) (L = 4ч) FeHP 0 †. NANO й„„, NANO 306,8 С

FeHP20, - NaNOç â t„„- NaNO3 306 8 С 1289817 6

Продолжение табл. 2

2 3

325

99,1

99,2

95,1

330

Процесс не идет

336

91,8

92,7

360

92,0

92,3

375

90,3

89,1

330

Процесс не идет

336

96,4

96,6

96,2

350

96,0

96,2

96,1

360

96,3

96,2

96,4

375

93,5

93,0

93,1

330

Процесс не идет

336

96,0

96,3

96,2

350

95,8

rli 0

96,5

360

95,9

96,3

96,1

375

92,9

93,2

93,0

330

Процесс не идет

336

95 3

96,5

96,0

96,1

96,7

350

96,1

96,2

360

95,8

96,3

375

93,4

92,2

92,3

330

Процесс не идет

336

96,1

96,5

95>7

360

96,2

92,8

92,4

340 96,5 к 207 КХО 39

КМО 336 С

Ге?1? Π— КИ0

KNO 336 С пл

4 5

1289817 8

Продолжение табл. 2

2 3

Ь еНРΠ— КЪЧО

RbNO 3 I O Ò пл 3

300

Процесс не идет

3!О

88,9

89,1.330

89,1

88,7

350

86,3

86,0

300

Процесс не идет

310

97,4

97,2

97,5

320

97,7

97,7

97,1

97,4

94,6

Процесс не идет

97,5

96,4

310

97,0

320 96,9

95,8

97,2

97,0

330

97,1

97,1

94,1

94,8

350

93,5

300

Процесс не идет

97,0

310

96,6

96,9

PeHP Π— RbNO>

RbNO 3!О С

320

97,7

96,5

95,4

330

97,2

97,2

96,8

94,3

350

92,5

93,6

300

Про це сс не иде т

310 96,5

330 97,!

96,9

96,7

92,2

350 93, 8.

F HP О; - Сзяс., О 414 С

Процесс не идет

410

300

96,9

93,8

97,3

93,5

1289817 10

Продолжение табл, 2

85,2

414 85,4

435 86,1

1:3

1:3

85,9

1:3

450

82,7

8l 0

1:5

410

Процесс не идет

1:5

414

96,3

96,0

95,8

1:5

425

96,1

96,3

95,6

1:5

435

96,1

96,1

450

1:5

93,4

92,9

93,0

1:7

410

Процесс не идет

414

1:7

95,7

96,2

96,3

1:7

425

96,3

96,2

95,6

95,3

435

1 7

95,9

95,7

450

92,4

I:7

92,7, 91,1

1:10

410

Процесс не идет

95,2

414

1:10

95,7

96,1

96,!

96, 4

1:10

425

95,9

435

1:10

96,3

96,0

96,2

9l 8

I:10

450

91,4

93 0

FeHP z0, - CsN0ç

СяМ(414 С

I:15

410

Процесс не идет

414

95,4

1:15

95,7

1:15

435

96,0

95,4

92,9

1:15

450

93,3

ВНИИПИ Заказ 7864/22 Тираж 477 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, ! 2 3

4 5