RU2189944C2 - Metal sulfide preparation method - Google Patents
Metal sulfide preparation method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2189944C2 RU2189944C2 RU2000127218A RU2000127218A RU2189944C2 RU 2189944 C2 RU2189944 C2 RU 2189944C2 RU 2000127218 A RU2000127218 A RU 2000127218A RU 2000127218 A RU2000127218 A RU 2000127218A RU 2189944 C2 RU2189944 C2 RU 2189944C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- sulfur
- mpa
- sulfide
- metal
- Prior art date
Links
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 36
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 9
- SOIFLUNRINLCBN-UHFFFAOYSA-N ammonium thiocyanate Chemical compound [NH4+].[S-]C#N SOIFLUNRINLCBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 150000002823 nitrates Chemical group 0.000 claims abstract description 7
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 4
- 150000003556 thioamides Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 17
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 11
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 7
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 17
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 12
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 9
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 9
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 8
- BRWIZMBXBAOCCF-UHFFFAOYSA-N hydrazinecarbothioamide Chemical compound NNC(N)=S BRWIZMBXBAOCCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 7
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 6
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XIEPJMXMMWZAAV-UHFFFAOYSA-N cadmium nitrate Inorganic materials [Cd+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XIEPJMXMMWZAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- NMHMNPHRMNGLLB-UHFFFAOYSA-N phloretic acid Chemical compound OC(=O)CCC1=CC=C(O)C=C1 NMHMNPHRMNGLLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-N thiocyanic acid Chemical compound SC#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LJTFFORYSFGNCT-UHFFFAOYSA-N Thiocarbohydrazide Chemical compound NNC(=S)NN LJTFFORYSFGNCT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N copper(II) sulfide Chemical compound [S-2].[Cu+2] OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KKCSXNDFOBESIW-UHFFFAOYSA-N diazanium dithiocyanate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[S-]C#N.[S-]C#N KKCSXNDFOBESIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N dioxolead Chemical compound O=[Pb]=O YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical class [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M Thiocyanate anion Chemical compound [S-]C#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FRLJSGOEGLARCA-UHFFFAOYSA-N cadmium sulfide Chemical class [S-2].[Cd+2] FRLJSGOEGLARCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000007884 disintegrant Substances 0.000 description 1
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052981 lead sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940056932 lead sulfide Drugs 0.000 description 1
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- VRRFSFYSLSPWQY-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenecobalt Chemical class [Co]=S VRRFSFYSLSPWQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CADICXFYUNYKGD-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenemanganese Chemical compound [Mn]=S CADICXFYUNYKGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WWNBZGLDODTKEM-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenenickel Chemical class [Ni]=S WWNBZGLDODTKEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), и может быть использовано для получения простых и комплексных порошкообразных сульфидов металлов требуемой дисперсности и морфологии. The invention relates to the field of inorganic chemistry, namely to the technology of self-propagating high temperature synthesis (SHS), and can be used to obtain simple and complex powdery metal sulfides of the required dispersion and morphology.
Известен способ получения поликристаллического сульфида цинка методом СВС, согласно которому прессованную смесь порошков цинка и серы помещали в реактор постоянного объема, заполненного азотом до давления 4-12 МПа, и проводили синтез в режиме горения. В результате получали монолитный образец сульфида цинка, состоящий из смеси двух фаз: кубической и гексагональной. Для получения порошкообразного сульфида цинка вводили газифицирующее вещество - диспергатор (например, хлористый аммоний) в исходную шихту. Диспергатор оказывал влияние на средний размер частиц (с ростом содержания диспергатора средний размер частиц уменьшался) и на фазовый состав сульфида цинка (С.В. Козицкий, В.П. Писарский, O.O. Уланова. Структура и фазовый состав сульфида цинка, полученного методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. - Физика горения и взрыва, 1998, т.34, 1, с.39-44). A known method of producing polycrystalline zinc sulfide by the SHS method, according to which a pressed mixture of zinc and sulfur powders was placed in a constant volume reactor filled with nitrogen to a pressure of 4-12 MPa, and the synthesis was carried out in the combustion mode. The result was a monolithic sample of zinc sulfide, consisting of a mixture of two phases: cubic and hexagonal. To obtain powdered zinc sulfide, a gasifying agent, a dispersant (for example, ammonium chloride), was introduced into the initial charge. The dispersant had an effect on the average particle size (with an increase in the content of the dispersant, the average particle size decreased) and on the phase composition of zinc sulfide (SV Kozitsky, VP Pisarsky, OO Ulanova. Structure and phase composition of zinc sulfide obtained by the self-propagating high-temperature method synthesis. — Physics of Combustion and Explosion, 1998, v. 34, 1, pp. 39-44).
Недостатками данного способа являются его сложность из-за необходимости использования разрыхляющих веществ - диспергаторов и невозможность получения таким способом сульфидов других металлов, а также комплексных сульфидов. The disadvantages of this method are its complexity due to the need to use disintegrants - dispersants and the inability to obtain in this way sulfides of other metals, as well as complex sulfides.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения сульфида кадмия при горении комплексного соединения нитрата кадмия с тиосемикарбазидом (Р.К. Тухтаев, А.И. Гаврилов, З.А. Савельева, С.В. Ларионов, академик В.В. Болдырев. Влияние давления на синтез сульфида кадмия при горении комплексного соединения нитрата кадмия с тиосемикарбазидом. - Доклады Академии Наук, 1997, т.355, 5, с.646-647). The closest technical solution, selected as a prototype, is a method for producing cadmium sulfide by burning a complex compound of cadmium nitrate with thiosemicarbazide (R.K. Tukhtaev, A.I. Gavrilov, Z.A.Savelieva, S.V. Larionov, academician V .V. Boldyrev. Effect of pressure on the synthesis of cadmium sulfide during combustion of the complex compound of cadmium nitrate with thiosemicarbazide. - Reports of the Academy of Sciences, 1997, vol. 355, 5, p. 646-647).
Согласно этому способу исходный комплекс синтезировали в азотнокислом растворе, фильтровали и сушили на воздухе. Затем это вещество прессовали в таблетки и сжигали в бомбе, наполненной азотом, при давлениях от 0,1 до 2,0 МПа. В результате горения получали твердый остаток, представляющий собой пористый агрегат в форме исходной таблетки и при механическом воздействии легко разрушающийся до порошка. С ростом давления размер частиц сульфида увеличивался и при давлениях азота от 0,3 до 1,5 МПа частицы порошка представляли собою отдельные монокристаллы сульфида кадмия. According to this method, the starting complex was synthesized in a nitric acid solution, filtered and dried in air. Then this substance was pressed into tablets and burned in a bomb filled with nitrogen at pressures from 0.1 to 2.0 MPa. As a result of combustion, a solid residue was obtained, which is a porous aggregate in the form of an initial tablet and easily destroyed to powder upon mechanical action. With increasing pressure, the sulfide particle size increased, and at nitrogen pressures from 0.3 to 1.5 MPa, the powder particles were separate cadmium sulfide single crystals.
Недостатком известного способа является трудоемкость и сложность синтеза исходного вещества - комплекса нитрата кадмия с тиосемикарбазидом, а также невозможность получения этим способом порошкообразных сульфидов других металлов и комплексных сульфидов металлов требуемой дисперсности и морфологии. The disadvantage of this method is the complexity and complexity of the synthesis of the starting material — a complex of cadmium nitrate with thiosemicarbazide, as well as the impossibility of obtaining powdered sulfides of other metals and complex metal sulfides of the required dispersion and morphology by this method.
Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в упрощении способа и возможности получения широкого спектра сульфидов или комплексных сульфидов металлов с требуемой дисперсностью и морфологией. Поставленная задача решается благодаря тому, что в заявляемом способе получения сульфида металла, включающем прессование исходного вещества, воспламенение, сжигание и синтез сульфида в режиме горения в атмосфере инертного газа при давлении 0,1-5 МПа, в качестве исходного вещества используют порошкообразную смесь кислородсодержащего соединения металла с серосодержащим органическим веществом при мольном сиотношении металла и серы в ней, равном 1:(1-2), соответственно. The problem solved by the claimed technical solution is to simplify the method and the possibility of obtaining a wide range of sulfides or complex metal sulfides with the required dispersion and morphology. The problem is solved due to the fact that in the inventive method for producing metal sulfide, including pressing the starting material, ignition, burning and synthesis of sulfide in the combustion mode in an inert gas atmosphere at a pressure of 0.1-5 MPa, a powder mixture of an oxygen-containing compound is used as the starting material metal with sulfur-containing organic matter with a molar ratio of metal to sulfur in it equal to 1: (1-2), respectively.
Предпочтительно, в качестве кислородсодержащих соединений металла используют нитраты или оксиды, а в качестве серосодержащего органического вещества - тиоамиды или их производные, а также тиоцианат аммония. Preferably, nitrates or oxides are used as oxygen-containing metal compounds, and thioamides or their derivatives, as well as ammonium thiocyanate, are used as sulfur-containing organic matter.
При синтезе комплексных сульфидов металлов используют смесь нитратов соответствующих металлов. In the synthesis of complex metal sulfides, a mixture of nitrates of the corresponding metals is used.
Соотношение окислителя и горючего в смеси выбирается из следующих соображений. Во-первых, чтобы исключить образование оксидов металла в процессе синтеза сульфида, кислородный баланс смеси должен быть отрицательным, т.е. смесь составляется с небольшим избытком серосодержащего органического вещества от стехиометрического соотношения по кислороду. Во-вторых, чтобы предотвратить образование металлических фаз наряду с сульфидами, баланс по сере должен быть положительным, т.е. избыток серосодержащего органического вещества должен быть достаточным, чтобы весь металл обратился в сульфид. The ratio of oxidizing agent to fuel in the mixture is selected from the following considerations. First, in order to exclude the formation of metal oxides during the synthesis of sulfide, the oxygen balance of the mixture must be negative, i.e. the mixture is composed with a slight excess of sulfur-containing organic matter from a stoichiometric oxygen ratio. Secondly, in order to prevent the formation of metal phases along with sulfides, the sulfur balance must be positive, i.e. the excess of sulfur-containing organic matter should be sufficient so that all the metal turns into sulfide.
Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентной и научно-технической литературе и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения. The analysis of the prior art, including a search in patent and scientific and technical literature and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant has not found technical solutions characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention.
По отношению к выбранному прототипу заявляемое техническое решение имеет следующую совокупность существенных отличительных признаков:
- в качестве исходного вещества при синтезе порошкообразного сульфида используют смесь кислородсодержащего соединения металла с серосодержащим органическим веществом;
- смесь готовят при следующем мольном соотношении металла и серы: 1: (1-2).In relation to the selected prototype, the claimed technical solution has the following set of essential distinguishing features:
- as a starting substance in the synthesis of powdered sulfide, a mixture of an oxygen-containing metal compound with a sulfur-containing organic substance is used;
- the mixture is prepared in the following molar ratio of metal to sulfur: 1: (1-2).
На основании этого можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна" по действующему законодательству. Based on this, we can conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "novelty" according to current legislation.
Сведений об известности отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений с достижением того же результата не обнаружено. На основании этого сделан вывод, что предполагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень". Information about the fame of distinctive features in the totality of the features of known technical solutions with the achievement of the same result was not found. Based on this, it was concluded that the proposed technical solution meets the criterion of "inventive step".
В качестве серосодержащих органических веществ при приготовлении смеси использовали тиомочевину, тиосемикарбазид, тиоцианат аммония и тиокарбогидразид, а в качестве кислородсодержащих соединений металлов - нитраты и оксиды. Исходные вещества смешивали, сушили на воздухе и прессовали в таблетки диаметром 8 и высотой 8-20 мм при давлении 250 МПа. Сжигание производили в бомбе постоянного давления Б-150 в атмосфере азота, давление которого варьировали от 0,1 до 5,0 МПа. In the preparation of the mixture, thiourea, thiosemicarbazide, ammonium thiocyanate and thiocarbohydrazide were used as sulfur-containing organic substances, and nitrates and oxides were used as oxygen-containing metal compounds. The starting materials were mixed, dried in air and pressed into tablets with a diameter of 8 and a height of 8-20 mm at a pressure of 250 MPa. Burning was carried out in a B-150 constant pressure bomb in a nitrogen atmosphere, the pressure of which varied from 0.1 to 5.0 MPa.
Порошки сульфидов металлов, полученные в результате сжигания смесей, изучали методами рентгеновской дифракции (ДРОН-3М) и электронной микроскопии (растровый электронный микроскоп JSM-T20). Metal sulfide powders obtained by burning mixtures were studied by X-ray diffraction (DRON-3M) and electron microscopy (scanning electron microscope JSM-T20).
Пример 1. Example 1
3 г нитрата цинка Zn(NO3)2 • 6Н2O квалификации "ч" перемешивают с тиомочевиной "ч" из расчета 2 моля NH2C(S)NH2 на моль цинка. Смесь растирают в ступке и сушат на воздухе. Сухую смесь прессуют в форме цилиндра диаметром 8 мм при усилии 250 МПа. Прессовку помещают в бомбу постоянного давления на термостойкую керамическую подставку. После продувки азотом и герметизации бомбы напускают азот до давления 0,25 МПа и кратковременным включением электронагревателя поджигают образец с одного торца. В результате горения образуются твердый продукт в виде пористого агрегата частиц на подставке и газообразные продукты (вода, оксиды углерода, соединения серы и азот). Агрегат при механическом воздействии легко превращается в порошок. По данным рентгенофазового анализа (РФА) продукт представляет собой ZnS кубической структуры со средним размером кристаллов около 0,015 мкм.3 g of zinc nitrate Zn (NO 3 ) 2 • 6H 2 O qualification “h” is mixed with thiourea “h” at the rate of 2 moles of NH 2 C (S) NH 2 per mole of zinc. The mixture is triturated in a mortar and air dried. The dry mixture is pressed in the form of a cylinder with a diameter of 8 mm with a force of 250 MPa. The compact is placed in a constant pressure bomb on a heat-resistant ceramic stand. After purging with nitrogen and sealing the bombs, nitrogen is injected to a pressure of 0.25 MPa, and a short-time inclusion of an electric heater ignites a sample from one end. As a result of combustion, a solid product is formed in the form of a porous aggregate of particles on a support and gaseous products (water, carbon oxides, sulfur compounds and nitrogen). The unit is easily converted to powder by mechanical action. According to x-ray phase analysis (XRD), the product is a ZnS cubic structure with an average crystal size of about 0.015 μm.
Пример 2. Example 2
Смесь из 3 г нитрата цинка и тиомочевины в мольном соотношении 1:2 соответственно готовят и прессуют также, как в примере 1. Прессовку сжигают в бомбе при давлении азота 0,7 МПа. В результате образуется смесь сульфидов цинка кубической и гексагональной модификаций. Средний размер частиц составляет ~1 мкм. A mixture of 3 g of zinc nitrate and thiourea in a molar ratio of 1: 2, respectively, is prepared and pressed as in example 1. The compact is burned in a bomb at a nitrogen pressure of 0.7 MPa. The result is a mixture of zinc sulfides of cubic and hexagonal modifications. The average particle size is ~ 1 μm.
Пример 3. Example 3
3 г нитрата цинка перемешивают с тиомочевиной в мольном соотношении 1:2, растирают, сушат и прессуют в таких же условиях, как в примерах 1 и 2. Исходную прессовку сжигают в бомбе при давлении азота 2,0 МПа. По данным РФА полученный продукт представляет собой сульфид цинка гексагональной модификации. Изучение с помощью сканирующей электронной микроскопии (РЭМ) показывает, что частицы являются отдельными монокристаллами с характерным габитусом и со средним размером 2,5 мкм. Выход сульфида цинка равен 98% от расчетного. 3 g of zinc nitrate is mixed with thiourea in a molar ratio of 1: 2, triturated, dried and pressed under the same conditions as in examples 1 and 2. The initial compact is burned in a bomb at a nitrogen pressure of 2.0 MPa. According to XRD data, the obtained product is hexagonal zinc sulfide. A study using scanning electron microscopy (SEM) shows that the particles are individual single crystals with a characteristic habit and with an average size of 2.5 microns. The yield of zinc sulfide is 98% of the calculated.
Пример 4. Example 4
4 г нитрата цинка Zn(NO3)2•6Н2O квалификации "ч" перемешивают с тиоцианатом аммония "х. ч." из расчета 2 моля NH4SCN на моль цинка, растирают в ступке и сушат на воздухе. Сухую смесь прессуют в форме цилиндра диаметром 8 мм при усилии 250 МПа. Прессовку сжигают в бомбе при давлении азота 3,0 МПа. В результате горения образуется гексагональный сульфид цинка со средним размером частиц, равным 2 мкм.4 g of zinc nitrate Zn (NO 3 ) 2 • 6H 2 O qualification "h" is mixed with ammonium thiocyanate "reagent grade" at the rate of 2 moles of NH 4 SCN per mole of zinc, triturated in a mortar and dried in air. The dry mixture is pressed in the form of a cylinder with a diameter of 8 mm with a force of 250 MPa. The compact is burned in a bomb at a nitrogen pressure of 3.0 MPa. As a result of combustion, hexagonal zinc sulfide is formed with an average particle size of 2 μm.
Пример 5. Example 5
4 г нитрата кадмия Cd(NO3)2 • 4Н2О квалификации "х.ч." перемешивают с тиоцианатом аммония "х.ч." из расчета 2 моля NH4SCN на моль кадмия, растирают в ступке и сушат на воздухе. Сухую смесь прессуют по стандартной, как и для всех примеров, методике. Прессовку сжигают в бомбе при давлении азота 0,5 МПа. Согласно данным РФА в результате горения образуется порошок, представляющий собой сульфид кадмия гексагональной модификации. Средний размер частиц сульфида, определенный из электронных микрофотографий, равен ~1 мкм. Выход сульфида кадмия составляет 99% от расчетного.4 g of cadmium nitrate Cd (NO 3 ) 2 • 4Н 2 About qualification "chemically pure" mixed with thiocyanate ammonium thiocyanate based on 2 moles of NH 4 SCN per mole of cadmium, triturated in a mortar and dried in air. The dry mixture is pressed according to the standard, as for all examples, procedure. The compact is burned in a bomb at a nitrogen pressure of 0.5 MPa. According to the XRD data, as a result of combustion, a powder is formed, which is cadmium sulfide of hexagonal modification. The average particle size of sulfide determined from electron micrographs is ~ 1 μm. The yield of cadmium sulfide is 99% of the calculated.
Пример 6. Example 6
0,50 г нитрата цинка Zn(NO3)2•6H2O "х. ч. ", 1,56 г нитрата кадмия Cd(NO3)2•4H2O "х. ч. " и 1,23 г тиосемикарбазида (ТСК) NH2NHC(S)NH2 "ч" из расчета, что молярное соотношение Zn:Cd:ТСК равно 0,25:0,75:2 соответственно, перемешивают и растирают в ступке. Смесь сушат на воздухе и прессуют стандартным образом. Полученный образец сжигают в бомбе при давлении азота 1 МПа. В результате горения образуется порошок, по данным РФА представляющий собой твердый раствор сульфидов цинка и кадмия состава Zno.27Cdo.73S гексагональной структуры. По данным РЭМ средний размер частиц составляет 1,5 мкм.0.50 g of zinc nitrate Zn (NO 3 ) 2 • 6H 2 O “reagent grade”, 1.56 g of cadmium nitrate Cd (NO 3 ) 2 • 4H 2 O “reagent grade” and 1.23 g thiosemicarbazide (TSC) NH 2 NHC (S) NH 2 "h" in the calculation that the molar ratio of Zn: Cd: TSC is 0.25: 0.75: 2, respectively, mixed and triturated in a mortar. The mixture was air dried and pressed in a standard manner. The resulting sample is burned in a bomb at a nitrogen pressure of 1 MPa. As a result of combustion, a powder is formed, according to the XRD data, which is a solid solution of zinc and cadmium sulfides of the composition Zno.27Cdo.73S with a hexagonal structure. According to SEM, the average particle size is 1.5 microns.
Пример 7. Example 7
2 г нитрата марганца Мn(NО3)2•6H2O квалификации "ч" перемешивают с тиоцианатом аммония "х.ч." из расчета 2 моля NH4SCN на моль Мn и сушат на воздухе. Сухую смесь прессуют в форме цилиндра стандартным образом и сжигают в бомбе при давлении азота 5 МПа. В результате горения образуется пористый агрегат, близкий по форме и размерам исходной прессовке и по данным РФА состоящий из частиц кубического сульфида марганца MnS. Средний размер частиц, определенный из электронно-микроскопических снимков, составляет около 2 мкм.2 g of manganese nitrate Mn (NO 3 ) 2 • 6H 2 O qualification “h” is mixed with ammonium thiocyanate “chemically pure” based on 2 moles of NH 4 SCN per mole of Mn and dried in air. The dry mixture is pressed in the form of a cylinder in a standard way and burned in a bomb at a nitrogen pressure of 5 MPa. As a result of combustion, a porous aggregate is formed that is close in shape and size to the initial compact and, according to XRD data, consists of particles of cubic manganese sulfide MnS. The average particle size determined from electron microscopic images is about 2 microns.
Пример 8. Example 8
2 г нитрата меди Cu(NO3)2•3H2O квалификации "х.ч." смешивают с тиокарбогидразидом NH2NHC(S)NHNH2 "х. ч." в мольном соотношении 1:1, растирают в ступке и сушат на воздухе. Сухую смесь прессуют в стандартных условиях и сжигают в бомбе при давлении азота 1 МПа. В результате образуется продукт в виде пористого агрегата, который легко разрушается до порошка и по данным РФА представляет собой кубический сульфид меди Cu1,8S. Средний размер частиц, оцененный по уширению линий спектра рентгеновской дифракции, составляет ~0,1 мкм.2 g of copper nitrate Cu (NO 3 ) 2 • 3H 2 O qualification "chemically pure" mixed with thiocarbohydrazide NH 2 NHC (S) NHNH 2 "h. h." in a molar ratio of 1: 1, triturated in a mortar and dried in air. The dry mixture is pressed under standard conditions and burned in a bomb at a nitrogen pressure of 1 MPa. As a result, a product is formed in the form of a porous aggregate, which is easily degraded to powder and, according to the XRD data, is a cubic copper sulfide Cu1.8S. The average particle size, estimated from the broadening of the lines of the X-ray diffraction spectrum, is ~ 0.1 μm.
Пример 9. Example 9
2 г нитрата меди Сu(NО3)2•3Н2O квалификации "х.ч." перемешивают с тиоцианатом аммония "х.ч." из расчета 1,5 моля тиоцианата на моль меди и растирают в ступке и сушат на воздухе. Сухую смесь прессуют по стандартной методике и сжигают в бомбе при давлении азота 2,5 МПа. В результате сгорания смеси образуется пористый агрегат, близкий по форме и размерам исходной прессовке, который достаточно легко разрушается до порошка. По данным РФА продукт представляет собой кубический сульфид меди Cu1,8S со средним размером частиц ~0,07 мкм.2 g of copper nitrate Cu (NO 3 ) 2 • 3H 2 O qualification "chemically pure" mixed with thiocyanate ammonium thiocyanate at the rate of 1.5 moles of thiocyanate per mole of copper and triturated in a mortar and dried in air. The dry mixture is pressed according to standard methods and burned in a bomb at a nitrogen pressure of 2.5 MPa. As a result of the combustion of the mixture, a porous aggregate is formed that is close in shape and size to the initial compact, which is easily destroyed to powder. According to XRD data, the product is a cubic copper sulfide Cu1.8S with an average particle size of ~ 0.07 μm.
Пример 10. Example 10
2 г нитрата никеля Ni(NO3)2•6H2O "х.ч." перемешивают с тиомочевиной "х. ч. " из расчета 2 моля NH2C(S)NH2 на моль никеля, растирают в ступке и сушат на воздухе. Сухую смесь прессуют стандартным образом и сжигают в бомбе постоянного давления в азоте при давлении 2,5 МПа. В результате горения образуется двухфазная смесь сульфидов никеля - NiS орторомбической сингонии (основная фаза) и NiS2 кубической сингонии. Средний размер кристаллов основной фазы из приближенных оценок из уширения линий рентгеновской дифракции равен ~0,2 мкм.2 g of nickel nitrate Ni (NO 3 ) 2 • 6H 2 O "chemically pure" stirred with thiourea "h. h." at the rate of 2 moles of NH 2 C (S) NH 2 per mole of Nickel, triturated in a mortar and dried in air. The dry mixture is pressed in a standard manner and burned in a constant pressure bomb in nitrogen at a pressure of 2.5 MPa. As a result of combustion, a two-phase mixture of nickel sulfides is formed - NiS of orthorhombic syngony (main phase) and NiS 2 of cubic syngony. The average size of the crystals of the main phase from approximate estimates from the broadening of the X-ray diffraction lines is ~ 0.2 μm.
Пример 11. Example 11
3 г нитрата кобальта Co(NO3)2•6H2O "ч" смешивают с тиоцианатом аммония "х.ч." из расчета 2 моля NH4SCN на моль кобальта, растирают в ступке и сушат на воздухе. Сухую смесь прессуют по стандартной методике и сжигают в бомбе при давлении азота 0,1 МПа. В результате горения образуется продукт в виде агрегата сложной формы, который по данным РФА представляет собой смесь сульфидов кобальта Сo9S8 кубической (основная фаза) и Co(1-x)S (x=0,1) гексагональной структур.3 g of cobalt nitrate Co (NO 3 ) 2 • 6H 2 O "h" is mixed with ammonium thiocyanate "chemically pure" at the rate of 2 moles of NH 4 SCN per mole of cobalt, triturated in a mortar and dried in air. The dry mixture is pressed according to standard methods and burned in a bomb at a nitrogen pressure of 0.1 MPa. As a result of combustion, a product is formed in the form of an aggregate of complex shape, which, according to the XRD data, is a mixture of cobalt sulfides Co9S8 cubic (main phase) and Co (1-x) S (x = 0.1) hexagonal structures.
Пример 12. Example 12
2 г диоксида свинца РbO2 "ч" перемешивают с тиомочевиной "х.ч." из расчета 1,5 моля NH2C(S)NH2 на моль свинца, растирают в ступке и прессуют стандартным образом. Прессовку сжигают в бомбе постоянного давления в азоте при давлении 1 МПа. В результате горения образуется продукт в виде пористого агрегата, близкого по форме и размерам к исходной прессовке, который при механическом воздействии легко разрушается до частиц. По данным РФА продукт представляет собой кубический сульфид свинца PbS. Средний размер кристаллов, вычисленный из уширения линий рентгеновской дифракции, составляет ~0,1 мкм.2 g of lead dioxide PbO 2 "h" is mixed with thiourea "chemically pure" at the rate of 1.5 moles of NH 2 C (S) NH 2 per mole of lead, triturated in a mortar and pressed in a standard manner. The compact is burned in a constant pressure bomb in nitrogen at a pressure of 1 MPa. As a result of combustion, a product is formed in the form of a porous aggregate that is close in shape and size to the original compact, which, when subjected to mechanical action, easily breaks down to particles. According to XRD data, the product is cubic lead sulfide PbS. The average crystal size calculated from the broadening of the X-ray diffraction lines is ~ 0.1 μm.
Как видно из приведенных примеров, заявляемый способ намного проще прототипа, так как не требует дополнительного синтеза исходного комплексного соединения. Вместо этого сжиганию подвергают механическую смесь исходных веществ, подвергнутую прессованию. As can be seen from the above examples, the inventive method is much simpler than the prototype, since it does not require additional synthesis of the starting complex compound. Instead, a mechanical compression mixture of the starting materials is subjected to combustion.
Кроме того, заявляемый способ позволяет получать широкий спектр порошкообразных сульфидов металлов, в том числе и сложных. In addition, the inventive method allows to obtain a wide range of powdered metal sulfides, including complex ones.
Варьированием давления инертной газовой атмосферы и соотношения "окислитель / горючее" исходной смеси можно изменять температуру горения смеси в широких пределах, а тем самым размер и морфологию частиц образующихся сульфидов. By varying the pressure of the inert gas atmosphere and the oxidizer / fuel ratio of the initial mixture, it is possible to vary the combustion temperature of the mixture over a wide range, and thereby the size and morphology of the particles of sulfides formed.
В заявляемом способе, также как и в прототипе, сохраняется тенденция к увеличению размера частиц получаемых сульфидов с ростом давления газовой атмосферы в бомбе. In the claimed method, as well as in the prototype, there is a tendency to increase the particle size of the resulting sulfides with increasing pressure of the gas atmosphere in the bomb.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000127218A RU2189944C2 (en) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | Metal sulfide preparation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000127218A RU2189944C2 (en) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | Metal sulfide preparation method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000127218A RU2000127218A (en) | 2002-09-27 |
| RU2189944C2 true RU2189944C2 (en) | 2002-09-27 |
Family
ID=20241544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000127218A RU2189944C2 (en) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | Metal sulfide preparation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2189944C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2482062C1 (en) * | 2012-03-12 | 2013-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) | Method of producing chalcopyrite using acid-tolerant, copper-resistant sulphate-reducing bacteria |
| RU2525174C1 (en) * | 2013-02-18 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государстенный университет" | Method of producing metal sulphide |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1407915A (en) * | 1972-10-24 | 1975-10-01 | Hercules Inc | Preparation of crystalline sulphides and selenides of cadmium zinc and mercury |
| US4127989A (en) * | 1978-01-25 | 1978-12-05 | Union Oil Company Of California | Method for separating metal values from brine |
| RU2049729C1 (en) * | 1991-12-02 | 1995-12-10 | Научно-производственное объединение "Радиевый институт" им.В.Г.Хлопина | Method of metal sulfide producing |
| DE19610280A1 (en) * | 1996-03-15 | 1997-09-18 | Bayer Ag | Production of anhydrous metal sulphide |
-
2000
- 2000-10-30 RU RU2000127218A patent/RU2189944C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1407915A (en) * | 1972-10-24 | 1975-10-01 | Hercules Inc | Preparation of crystalline sulphides and selenides of cadmium zinc and mercury |
| US4127989A (en) * | 1978-01-25 | 1978-12-05 | Union Oil Company Of California | Method for separating metal values from brine |
| RU2049729C1 (en) * | 1991-12-02 | 1995-12-10 | Научно-производственное объединение "Радиевый институт" им.В.Г.Хлопина | Method of metal sulfide producing |
| DE19610280A1 (en) * | 1996-03-15 | 1997-09-18 | Bayer Ag | Production of anhydrous metal sulphide |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Доклады Академии наук. 1997, т. 355, №5, с.646-647. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2482062C1 (en) * | 2012-03-12 | 2013-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) | Method of producing chalcopyrite using acid-tolerant, copper-resistant sulphate-reducing bacteria |
| RU2525174C1 (en) * | 2013-02-18 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государстенный университет" | Method of producing metal sulphide |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hwang et al. | Synthesis and characterization of nanocrystalline ZnO powders by a novel combustion synthesis method | |
| CA1101215A (en) | Metal oxide/azide gas generating compositions | |
| Hwang et al. | Combustion synthesis of nanocrystalline ceria (CeO2) powders by a dry route | |
| Greiner et al. | Diamonds in detonation soot | |
| Perry et al. | Nano‐scale tungsten oxides for metastable intermolecular composites | |
| US4243443A (en) | Azide and doped iron oxide gas generating composition | |
| Qin et al. | Enhanced energy performance from core–shell structured Al@ Fe 2 O 3 nanothermite fabricated by atomic layer deposition | |
| Park et al. | Preparation of La1− xSrxMnO3 powders by combustion of poly (ethylene glycol)–metal nitrate gel precursors | |
| Kingsley et al. | Energetic materials in ceramics synthesis | |
| Ritter et al. | High explosives containing ultrafine aluminum ALEX | |
| CA2273506C (en) | Lamo3 type composition, m being aluminium, gallium or indium, in powder or sintered form, method of preparation and use as conductor of oxygen | |
| Dasgupta et al. | Glycol–nitrate combustion synthesis of fine sinter-active yttria | |
| RU2189944C2 (en) | Metal sulfide preparation method | |
| EA018086B1 (en) | Nanocrystaline spherical ceramic oxides, process for the synthesis and use thereof | |
| Shi et al. | Enhancing the energy release performance of nanothermites through metal oxides free oxygen and pores | |
| Tukhtaev et al. | Metal sulfide synthesis by self-propagating combustion of sulfur-containing complexes | |
| Trzciński et al. | Study of the effect of additive particle size on non‐ideal explosive performance | |
| Shancita et al. | Synthesis of metal iodates from an energetic salt | |
| US3044911A (en) | Propellant system | |
| US6508995B1 (en) | Process for producing phase-stabilized ammonium nitrate | |
| Rejitha et al. | Thermoanalytical investigations of tris (ethylenediamine) nickel (II) oxalate and sulphate complexes: TG–MS and TR–XRD studies | |
| Tichapondwa et al. | Performance of Mn/Bi2O3 pyrotechnic time delay compositions | |
| JP2000169276A (en) | Gas generating agent composition | |
| Grocholl et al. | Synthesis of sub-micron silver and silver sulfide particles via solvothermal silver azide decomposition | |
| CN111978741B (en) | Energetic material based on energetic coordination polymer and nano-aluminum powder and preparation method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091031 |