Способ получения сложного оксида лантана, молибдена и теллура

Изобретение относится к области химии и касается способа синтеза сложного оксида лантана, молибдена и теллура, который может быть использован для получения лантансодержащих теллуритно-молибдатных стекол. Способ получения сложного оксида лантана, молибдена и теллура La₂MoTe₆O₁₈ включает растворение по отдельности в дистиллированной воде исходных соединений, в качестве которых используют гексагидрат нитрата лантана La(NO₃)₃⋅6H₂O, тетрагидрат гептамолибдата аммония (NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O и ортотеллуровую кислоту H₆TeO₆. Затем осуществляют смешивание полученных растворов, упаривание выпавшего осадка досуха, измельчение и прокаливание полученного сухого остатка при температуре 600°С до получения порошка белого цвета. При этом используют навески исходных компонентов таких масс, чтобы выполнялось атомное соотношение La:Mo:Te, равное 2:1:6. Полученный La₂MoTe₆O₁₈ может быть использован не только в качестве компонента шихты наряду с другими соединениями, но и в качестве единственного исходного вещества для синтеза лантансодержащих теллуритно-молибдатных стекол, что значительно упрощает процесс их получения и получение самого оксида. 4 ил., 1 табл., 4 пр.

 

Заявляемое изобретение относится к области химии и касается способа получения нового сложного оксида лантана, молибдена и теллура, который может быть использован для получения лантансодержащих теллуритно-молибдатных стекол.

К настоящему времени известно единственное соединение, относящееся к сложному оксиду лантана, молибдена и теллура состава La₂MoTe₃O₁₂, получаемому по твердофазной реакции из оксидов:

La₂O₃+MoO₃+3TeO₂→La₂MoTe₃O₁₂.

Реакцию проводят при температуре 700°С в течение 7 суток (Inorganic Chemistry 44 (2005) 9314-9321). Указанное соединение может быть использовано в качестве компонента шихты для получения многокомпонентных теллуритных стекол.

Недостатком указанного соединения является то, что его состав не входит в область стеклования тройной системы TeO₂-MoO₃-La₂O₃. Поэтому соединение La₂MoTe₃O₁₂ в индивидуальном состоянии не может быть использовано для получения лантансодержащих теллуритно-молибдатных стекол. Кроме этого, еще одним существенным недостатком метода получения указанного сложного оксида La₂MoTe₃O₁₂ является длительность его синтеза.

Задачей изобретения является разработка нового способа получения нового сложного оксида лантана, молибдена и теллура, который может быть использован не только в качестве компонента шихты наряду с другими соединениями, но и в качестве единственного исходного вещества для синтеза лантансодержащих теллуритно-молибдатных стекол.

Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является упрощение способа получения сложного оксида теллура, молибдена и лантана и лантансодержащих теллуритно-молибдатных стекол.

Это достигается тем, что способ получения сложного оксида лантана, молибдена и теллура La₂MoTe₆O₁₈ включает растворение исходных соединений по отдельности в дистиллированной воде, в качестве которых используют гексагидрат нитрата лантана La(NO₃)₃⋅6H₂O, тетрагидрат гептамолибдата аммония (NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O и ортотеллуровую кислоту H₆TeO₆, смешивание полученных растворов, выпаривание полученной смеси досуха, измельчение и прокаливание полученного сухого остатка при температуре 600°С до получения порошка белого цвета, причем используют такие навески исходных компонентов, чтобы выполнялось атомное соотношение La:Mo:Те, равное 2:1:6.

На фиг. 1 представлена порошковая рентгенограмма соединения, зарегистрированная на дифрактометре Shimadzu LabX XRD-6000 (Cu K_α).

На фиг. 2 представлена порошковая рентгенограмма смеси, в которой атомное отношение La:Mo:Te равно 2:1:7. На рентгенограмме отмечены рефлексы, характерные для TeO₂ (JCPDS 01-0870).

На фиг. 3 представлена рентгенограмма измельченного в порошок стекла, полученного охлаждением расплава сложного оксида La₂MoTe₆O₁₈.

На фиг. 4 представлена рентгенограмма измельченного в порошок стекла состава 58TeO₂-29MoO₃-13LaO_1.5, полученного из смеси сложного оксида La₂MoTe₆O₁₈, оксида молибдена МоО₃ и оксида теллура TeO₂.

В таблице 1 представлены данные порошковой рентгенографии соединения La₂MoTe₆O₁₈.

Отличительной особенностью предлагаемых исходных соединений является их способность растворяться в воде. Другим характерным свойством предлагаемых исходных соединений является их способность разлагаться при нагревании с образованием оксидов и летучих продуктов. Таким образом, сложный оксид предлагается получать по следующей реакции:

28La(NO₃)₃⋅6H₂O+2(NH₄)₆Mo₇O24⋅4H₂O+84H₆TeO₆→

14La₂MoTe₆O₁₈+84NO₂+54O₂+452H₂O+6N₂

При синтезе сложного оксида La₂MoTe₆O₁₈ должно выполняться мольное соотношение n(La₂O₃) : n(МоО₃) : n(TeO₂), равное 1:1:6, что соответствует мольному отношению n(La(NO₃)₃⋅6H₂O) : n((NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O) : n(H₆TeO₆), равному 2:1/7:6.

Для получения сложного оксида La₂MoTe₆O₁₈ отбирают навески исходных соединений таким образом, чтобы на 2 моль гексагидрата нитрата лантана (что соответствует массе 886 г), приходилась 1/7 моль тетрагидрата гептамолибдата аммония (что соответствует массе 176.6 г), и 6 моль ортотеллуровой кислоты (что соответствует массе 1377.6 г). Далее навески исходных соединений по отдельности растворяют в дистиллированной воде. Далее растворы смешивают и полученную смесь выпаривают досуха. При этом образуется мелкодисперсный аморфный осадок, который измельчают и прокаливают при температуре не менее 600°С. Наличие в заявляемом методе синтеза стадии образования мелкодисперсного аморфного осадка позволяет ускорить процесс взаимодействия между исходными веществами, так как скорость гетерогенной реакции зависит от размера реагирующих между собой частиц и увеличивается при уменьшении их размера. Идентификацию полученного предложенным методом нового сложного оксида La₂MoTe₆O₁₂ проводили методом рентгенофазового анализа.

Полученный сложный оксид лантана, молибдена, теллура имеет химическую формулу La₂MoTe₆O₁₈. Состав данного соединения входит в область стеклообразования тройной системы TeO₂-MoO₃-La₂O₃.

Если при синтезе соединения La₂MoTe₆O₁₈ нарушить атомное отношение La : Mo : Те, равное 2:1:6, и изменить содержание любого из компонентов, то в результате прокаливания получается смесь веществ. Кроме синтезируемого La₂MoTe₆O₁₈, в системе будет присутствовать оксид того макрокомпонента, содержание которого было превышено. Температура прокаливания может превышать 600°С, но это не улучшает качество продукта синтеза и поэтому не целесообразно. При температурах ниже 600°С целевая твердая фаза не образуется либо содержит примеси исходных веществ или промежуточных продуктов реакции либо не обладает достаточной кристалличностью.

В рентгенограмме полученного соединения La₂MoTe₆O₁₈ отсутствуют рефлексы, относящихся к исходным веществам La(NO₃)₃⋅6H₂O, (NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O, H₆TeO₆ и продуктам их термического разложения La₂O₃, MoO₃ и TeO₂. Это свидетельствует о том, что в системе произошло химическое взаимодействие и было получено новое химическое соединение, обладающее собственной кристаллической структурой, которая характеризуется межплоскостными расстояниями, представленными в таблице 1.

В заявленном изобретении недостатки способа по прототипу устраняются за счет того, что в качестве исходных соединений используют не оксиды элементов, а другие производные элементов, а именно, гексагидрат нитрата лантана, тетрагидрат гептамолибдата аммония и ортотеллуровую кислоту, причем используют навески исходных компонентов таких масс, чтобы выполнялось атомное соотношении La : Mo : Те, равное 2:1:6.

Более высокое содержание теллура в полученном соединении по сравнению с известным соединением La₂MoTe₃O₁₂ обеспечивает возможность использования полученного соединения не только в качестве компонента шихты наряду с другими соединениями, но и в качестве единственного вещества в составе шихты для синтеза лантансодержащих теллуритно-молибдатных стекол.

Ниже представлен пример конкретного осуществления предлагаемого изобретения.

Пример. 1.

Гексагидрат нитрата лантана массой 3.4635 г, тетрагидрат гептамолибдата аммония массой 0.7056 г, ортотеллуровую кислоту массой 5.5246 г растворяли в воде, растворы смешивали, и эту смесь выпаривали досуха на воздухе на электрической плитке. Сухой остаток измельчали в фарфоровой ступке, помещали в фарфоровый тигель и прокаливали при 600°С в течение 5 часов. Дифрактограмму полученного соединения регистрировали на дифрактометре Shimadzu LabX XRD-6000. Дифрактограмма полученного соединения совпадает с дифрактограммой, приведенной в таблице 1.

Пример. 2.

Гексагидрат нитрата лантана массой 3.4635 г, тетрагидрат гептамолибдата аммония массой 0.7056 г, ортотеллуровую кислоту массой 6.4400 г (отношение атомов La : Mo : Те равно 2:1:7) растворяли в воде, растворы смешивали, и эту смесь выпаривали досуха на воздухе на электрической плитке. Сухой остаток измельчали в фарфоровой ступке, помещали в фарфоровый тигель и прокаливали при 600°С в течение 5 часов. Дифрактограмму порошка продукта синтеза регистрировали дифрактометром Shimadzu LabX XRD-6000. В этой дифрактограмме (фиг. 2) присутствуют пики, соответствующие целевому соединению и диоксиду теллура, так как относительное содержание атомов теллура в исходной смеси превышает таковое в целевом соединении.

Пример 3.

Шихту, представляющую собой навеску сложного оксида La₂MoTe₆O₁₈ массой 3.5929 г, помещали в фарфоровый тигель и подвергали плавлению в муфельной печи при 850°С. Полученный расплав выливали в стальную форму, разогретую до 350°С, и медленно охлаждали до комнатной температуры. После охлаждения расплав представлял собой стекло состава 67TeO₂-11MoO₃-22LaO_1.5. Стеклообразное состояние подтверждено методом рентгенофазового анализа (фиг. 3).

Пример 4.

Для получения стекла необходимого состава в шихту, кроме соединения La₂MoTe₆O₁₈ добавляли рассчитанные массы бинарных оксидов. Так, для синтеза 5.0000 г стекла состава 58TeO₂-29МоО₃-13LaO_1.5 смешивали навески сложного оксида La₂MoTe₆O₁₈ массой 2.9789 г, оксида молибдена МоО₃ массой 1.0479 г и оксида теллура TeO₂ массой 0.9734 г. Далее полученную смесь помещали в фарфоровый тигель и подвергали плавлению в муфельной печи при 850°С. Полученный расплав выливали в стальную форму, разогретую до 350°С, и медленно охлаждали до комнатной температуры. После охлаждения полученный твердый образец представляет собой стекло. Стеклообразное состояние подтверждено методом рентгенофазового анализа (фиг. 4).

Способ получения сложного оксида лантана, молибдена и теллура La₂MoTe₆O₁₈, включающий растворение исходных соединений по отдельности в дистиллированной воде, в качестве которых используют гексагидрат нитрата лантана La(NO₃)₃⋅6H₂O, тетрагидрат гептамолибдата аммония (NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O и ортотеллуровую кислоту H₆TeO₆, смешивание полученных растворов, выпаривание полученной смеси досуха, измельчение и прокаливание полученного сухого остатка при температуре 600°С до получения порошка белого цвета, причем используют такие навески исходных компонентов, чтобы выполнялось атомное соотношение La:Mo:Те, равное 2:1:6.