RU2307073C1 - Method of production of the powder of the titanyl phosphate of the alkali metal - Google Patents
Method of production of the powder of the titanyl phosphate of the alkali metal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307073C1 RU2307073C1 RU2005138740/15A RU2005138740A RU2307073C1 RU 2307073 C1 RU2307073 C1 RU 2307073C1 RU 2005138740/15 A RU2005138740/15 A RU 2005138740/15A RU 2005138740 A RU2005138740 A RU 2005138740A RU 2307073 C1 RU2307073 C1 RU 2307073C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alkali metal
- titanium
- phosphate
- titanyl
- suspension
- Prior art date
Links
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 64
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 58
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 title claims abstract description 41
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 40
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 27
- -1 phosphorus compound Chemical class 0.000 claims abstract description 25
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910000349 titanium oxysulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 6
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- GHDSNRQFECQVII-UHFFFAOYSA-N [Ti].OOO Chemical compound [Ti].OOO GHDSNRQFECQVII-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 5
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 5
- FRYLSAGYQXAKIV-UHFFFAOYSA-N oxotitanium;dihydrochloride Chemical compound Cl.Cl.[Ti]=O FRYLSAGYQXAKIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 7
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-L Phosphate ion(2-) Chemical compound OP([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims description 5
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 21
- 229910000318 alkali metal phosphate Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 abstract description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 3
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 abstract 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 7
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 7
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 7
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 6
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 6
- 239000012024 dehydrating agents Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- CPRMKOQKXYSDML-UHFFFAOYSA-M rubidium hydroxide Chemical compound [OH-].[Rb+] CPRMKOQKXYSDML-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 4
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M caesium chloride Chemical compound [Cl-].[Cs+] AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 3
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 3
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 3
- 229910000160 potassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011009 potassium phosphates Nutrition 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- JUWGUJSXVOBPHP-UHFFFAOYSA-B titanium(4+);tetraphosphate Chemical compound [Ti+4].[Ti+4].[Ti+4].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O JUWGUJSXVOBPHP-UHFFFAOYSA-B 0.000 description 3
- 229910052936 alkali metal sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000396 dipotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019797 dipotassium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYOHGPUPVHHUGO-UHFFFAOYSA-K potassium;oxygen(2-);titanium(4+);phosphate Chemical group [O-2].[K+].[Ti+4].[O-]P([O-])([O-])=O WYOHGPUPVHHUGO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- LCKIEQZJEYYRIY-UHFFFAOYSA-N Titanium ion Chemical compound [Ti+4] LCKIEQZJEYYRIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- XFVGXQSSXWIWIO-UHFFFAOYSA-N chloro hypochlorite;titanium Chemical compound [Ti].ClOCl XFVGXQSSXWIWIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RCJVRSBWZCNNQT-UHFFFAOYSA-N dichloridooxygen Chemical compound ClOCl RCJVRSBWZCNNQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 210000002257 embryonic structure Anatomy 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- FVIZARNDLVOMSU-UHFFFAOYSA-N ginsenoside K Natural products C1CC(C2(CCC3C(C)(C)C(O)CCC3(C)C2CC2O)C)(C)C2C1C(C)(CCC=C(C)C)OC1OC(CO)C(O)C(O)C1O FVIZARNDLVOMSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- IGOPYOWYWLALDP-UHFFFAOYSA-L hydron;titanium(2+);phosphate Chemical compound [H+].[Ti+2].[O-]P([O-])([O-])=O IGOPYOWYWLALDP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 1
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- RTHYXYOJKHGZJT-UHFFFAOYSA-N rubidium nitrate Inorganic materials [Rb+].[O-][N+]([O-])=O RTHYXYOJKHGZJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000344 rubidium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- GANPIEKBSASAOC-UHFFFAOYSA-L rubidium(1+);sulfate Chemical compound [Rb+].[Rb+].[O-]S([O-])(=O)=O GANPIEKBSASAOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J titanic acid Chemical compound O[Ti](O)(O)O LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- CPWJKGIJFGMVPL-UHFFFAOYSA-K tricesium;phosphate Chemical compound [Cs+].[Cs+].[Cs+].[O-]P([O-])([O-])=O CPWJKGIJFGMVPL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- KHAUBYTYGDOYRU-IRXASZMISA-N trospectomycin Chemical compound CN[C@H]([C@H]1O2)[C@@H](O)[C@@H](NC)[C@H](O)[C@H]1O[C@H]1[C@]2(O)C(=O)C[C@@H](CCCC)O1 KHAUBYTYGDOYRU-IRXASZMISA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения соединений двойных фосфатов титанила и щелочного металла, в частности калия, рубидия и цезия, в виде порошков наноразмерной крупности, которые могут быть использованы для получения сегнетоэлектрической керамики. Заявляемый способ может быть также использован для получения твердых растворов на основе фосфатов титанила и щелочного металла.The invention relates to methods for producing compounds of double phosphates of titanyl and an alkali metal, in particular potassium, rubidium and cesium, in the form of nanoscale powders that can be used to obtain ferroelectric ceramics. The inventive method can also be used to obtain solid solutions based on titanyl and alkali metal phosphates.
Широкое использование в различных областях техники соединений группы титанилфосфата калия (КТР) требует получения этих соединений в виде монофазного высокочистого порошка заданного химического состава при одновременном обеспечении высокой степени дисперсности частиц. Известные в настоящее время гидротермальные способы синтеза требуют повышенных давления и температуры, что приводит к получению крупнокристаллических (1-10 мм) соединений. Проведение синтеза в водной среде при атмосферном давлении позволяет получить мелкодисперсные гидратированные прекурсоры КТР, однако их последующая высокотемпературная (400-700°С) обработка с целью кристаллизации приводит к агломерации и укрупнению частиц. Кристаллизация таких соединений при пониженной температуре требует применения специальных дегидратирующих агентов, использование которых нежелательно.The widespread use in various fields of technology of compounds of the potassium titanyl phosphate group (KTP) requires the preparation of these compounds in the form of a monophasic high-purity powder of a given chemical composition while ensuring a high degree of particle dispersion. Currently known hydrothermal synthesis methods require elevated pressure and temperature, which leads to the production of large crystalline (1-10 mm) compounds. Synthesis in an aqueous medium at atmospheric pressure allows one to obtain finely divided hydrated KTP precursors, but their subsequent high-temperature (400–700 ° С) treatment for crystallization leads to agglomeration and enlargement of particles. Crystallization of such compounds at low temperatures requires the use of special dehydrating agents, the use of which is undesirable.
Известен способ получения фосфата титанила щелочного металла (см. патент США №3949323, МПК2 H01S 3/00, G02B 5/23, С04В 35/00, 1976) путем гидротермального синтеза соединений с использованием многокомпонентной системы TiO2-М2O-Р2O5-Н2O, где М - К, Rb, Tl, NH4. Согласно данному способу смесь компонентов помещают в золотой контейнер, герметизируют его, разогревают до 750-920°С при давлении 3000 атм, охлаждают в течение 60-90 ч до 50-300°С с кристаллизацией соединения MTiOPO4 и примесной фазы MTi2(PO4)3. Соединения группы КТР отмывают водой. Полученные кристаллы имели крупность от 1 до 9 мм.A known method of producing alkali metal titanyl phosphate (see US patent No. 3949323, IPC 2 H01S 3/00, G02B 5/23, C04B 35/00, 1976) by hydrothermal synthesis of compounds using a multicomponent system TiO 2 -M 2 O-P 2 O 5 —H 2 O, where M is K, Rb, Tl, NH 4 . According to this method, the mixture of components is placed in a gold container, sealed, heated to 750-920 ° C at a pressure of 3000 atm, cooled to 50-300 ° C for 60-90 hours with crystallization of MTiOPO 4 compound and MTi 2 impurity phase (PO 4 ) 3 . Compounds of the KTP group are washed with water. The resulting crystals had a particle size of 1 to 9 mm.
Недостатком данного способа является необходимость использования высоких давлений и температур, что приводит к образованию кристаллов группы КТР повышенной крупности в широком диапазоне значений, а также примесных фаз, снижающих чистоту продукта. По данным ИК-спектроскопии полученные этим способом кристаллы содержат ОН--группы, ухудшающие оптические характеристики материала. Кроме того, способ использует сложное дорогостоящее оборудование при ограниченных объемах получения соединения нужного состава.The disadvantage of this method is the need to use high pressures and temperatures, which leads to the formation of crystals of the KTP group of increased fineness in a wide range of values, as well as impurity phases that reduce the purity of the product. According to IR spectroscopy, the crystals obtained by this method contain OH - groups, which degrade the optical characteristics of the material. In addition, the method uses complex expensive equipment with limited volumes of obtaining compounds of the desired composition.
Известен также способ получения порошка фосфата титанила щелочного металла (см. патент РФ №2093467, МПК6 C01G 23/00, 1997), включающий взаимодействие в водной среде исходных соединений титана (IV), щелочного металла М (К, Rb, Cs) и фосфора при рН 0,4-4,0, мольном отношении M:Ti>1. Взаимодействие ведут при температуре 10-90°С с образованием рабочей суспензии. Образовавшуюся твердую фазу фосфата титанила щелочного металла отделяют, промывают водой и сушат. Гидратированный фосфат титанила щелочного металла после отделения подвергают термической обработке при температуре 400-700°С, после чего промывают водой и сушат. В суспензию может быть введен сульфат или фосфат щелочного металла, что способствует дегидратации твердой фазы фосфата титанила щелочного металла. В качестве соединения титана (IV) используют двузамещенный моногидрофосфат титанила, гидроксид титана или легкогидролизующееся соединение титана в виде его хлорида, оксихлорида, сульфата. В качестве соединения щелочного металла используют его хлорид, нитрат, сульфат, фосфат. Полученные соединения группы КТР представляют мелкодисперсный (~1 мкм) или мелкокристаллический (500 мкм) монофазный порошок заданного состава.There is also known a method for producing powder of alkali metal titanyl phosphate (see RF patent No. 2093467, IPC 6 C01G 23/00, 1997), comprising reacting the starting compounds of titanium (IV), alkali metal M (K, Rb, Cs) in an aqueous medium and phosphorus at a pH of 0.4-4.0, a molar ratio of M: Ti> 1. The interaction is carried out at a temperature of 10-90 ° C with the formation of a working suspension. The resulting solid phase of an alkali metal titanyl phosphate is separated, washed with water and dried. After separation, hydrated alkali metal titanyl phosphate is subjected to heat treatment at a temperature of 400-700 ° C, after which it is washed with water and dried. An alkali metal sulfate or phosphate may be added to the suspension, which facilitates the dehydration of the solid phase of the alkali metal titanyl phosphate. As the titanium compound (IV), disubstituted titanyl monohydrogen phosphate, titanium hydroxide or a lightly hydrolyzed titanium compound in the form of its chloride, oxychloride, sulfate are used. As the alkali metal compound, its chloride, nitrate, sulfate, phosphate are used. The obtained compounds of the KTP group are finely dispersed (~ 1 μm) or fine crystalline (500 μm) monophasic powder of a given composition.
Недостатком этого способа является относительно высокая крупность получаемого кристаллического порошка соединений группы КТР, а также необходимость использования операции термической обработки гидратированной твердой фазы для кристаллизации фосфата титанила щелочного металла, что ведет к укрупнению частиц порошка, или использования дегидратирующего агента, что снижает чистоту получаемого порошка.The disadvantage of this method is the relatively high fineness of the obtained crystalline powder of the compounds of the KTP group, as well as the need to use the heat treatment of the hydrated solid phase to crystallize alkali metal titanium phosphate, which leads to coarsening of the powder particles, or the use of a dehydrating agent, which reduces the purity of the resulting powder.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в снижении крупности кристаллического порошка фосфата титанила щелочного металла при его получении непосредственно в суспензии. Технический результат заключается также в исключении термической обработки гидратированного фосфата титанила щелочного металла и исключении использования дегидратирующего агента.The present invention aims to achieve a technical result, which consists in reducing the fineness of the crystalline powder of alkali metal titanyl phosphate when it is obtained directly in suspension. The technical result also consists in eliminating the heat treatment of hydrated alkali metal titanyl phosphate and eliminating the use of a dehydrating agent.
Технический результат достигается тем, что в способе получения порошка фосфата титанила щелочного металла, включающем взаимодействие в водной среде исходных соединений титана, щелочного металла и фосфора, взятых при избыточном мольном отношении щелочного металла к титану, при повышенной температуре с образованием рабочей суспензии, отделение твердой фазы фосфата титанила щелочного металла, ее промывку и сушку, согласно изобретению взаимодействие исходных соединений ведут при мольном отношении фосфора к титану (1,05-3,0):1 и температуре от 60°С до температуры кипения рабочей суспензии, при этом концентрации щелочного металла СМ и ионов водорода СН + связаны соотношением СМ/СН +≥104.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing an alkali metal titanyl phosphate powder, comprising reacting in an aqueous medium the starting compounds of titanium, an alkali metal and phosphorus taken at an excess molar ratio of alkali metal to titanium at an elevated temperature to form a working suspension, separation of the solid phase alkali metal titanyl phosphate, washing and drying, according to the invention, the reaction of the starting compounds is carried out at a molar ratio of phosphorus to titanium (1.05-3.0): 1 and a temperature of 60 ° C to the reflux temperature of the working suspension, wherein the alkali metal concentration C M C and hydrogen ions H + C are related by M / H + ≥10 4.
Технический результат достигается также тем, что в качестве щелочного металла используют металл, выбранный из группы, включающей калий, рубидий, цезий.The technical result is also achieved by the fact that as an alkali metal using a metal selected from the group including potassium, rubidium, cesium.
Технический результат достигается также и тем, что в качестве соединения щелочного металла используют водорастворимое вещество, выбранное из группы, включающей его фосфат, хлорид, нитрат, сульфат.The technical result is also achieved by the fact that as a compound of an alkali metal using a water-soluble substance selected from the group including phosphate, chloride, nitrate, sulfate.
На достижение технического результата направлено то, что в качестве соединения титана используют вещество, выбранное из группы, включающей тетрахлорид титана, оксогидроксид титана, оксохлорид титана, сульфат титанила, моногидрофосфат титанила.To achieve a technical result, it is directed that a substance selected from the group consisting of titanium tetrachloride, titanium oxyhydroxide, titanium oxychloride, titanyl sulfate, titanyl monohydrogen phosphate is used as a titanium compound.
На достижение технического результата направлено также то, что в качестве соединения фосфора используют фосфат щелочного металла или фосфорную кислоту.To achieve a technical result, it is also directed that alkali metal phosphate or phosphoric acid is used as the phosphorus compound.
На достижение технического результата направлено также и то, что в суспензию дополнительно вводят гидроксид или карбонат щелочного металла.To achieve a technical result, it is also directed that an additional alkali metal hydroxide or carbonate is added to the suspension.
Достижению технического результата способствует то, что промывку твердой фазы фосфата титанила щелочного металла ведут деминерализованной водой.The achievement of the technical result contributes to the fact that the washing of the solid phase of alkali metal titanyl phosphate is carried out with demineralized water.
Сущность изобретения заключается в том, что в процессе синтеза фосфата титанила одного или более щелочных металлов формируется гидрофосфат титанила, способный к стехиометрическому замещению ионов водорода на катионы щелочного металла с одновременной дегидратацией образующейся твердой фазы. При этом возникают многочисленные центры кристаллизации, обусловливающие наноразмерность синтезируемых порошков. Принятые условия синтеза обеспечивают кристаллизацию фосфата титанила и щелочного металла в суспензии при атмосферном давлении без привлечения термической обработки, приводящей к укрупнению частиц, и без использования дегидратирующих агентов в виде сульфатов или фосфатов щелочного металла, снижающих чистоту получаемого порошка и усложняющих его отмывку от электролита. Получаемый конечный продукт представляет собой белый кристаллический порошок наноразмерной крупности, содержащий одну фазу, соответствующую химическому составу MTiOPO4, где М - один или более щелочных металлов: К, Rb, Cs.The essence of the invention lies in the fact that during the synthesis of titanyl phosphate of one or more alkali metals, titanyl hydrophosphate is formed, capable of stoichiometrically replacing hydrogen ions with alkali metal cations with simultaneous dehydration of the resulting solid phase. In this case, numerous crystallization centers arise, which determine the nanoscale size of the synthesized powders. The accepted synthesis conditions provide crystallization of titanyl phosphate and alkali metal in suspension at atmospheric pressure without involving heat treatment leading to particle enlargement and without the use of dehydrating agents in the form of alkali metal sulfates or phosphates, which reduce the purity of the resulting powder and complicate its washing from the electrolyte. The resulting final product is a white crystalline powder of nanoscale size, containing one phase corresponding to the chemical composition of MTiOPO 4 , where M is one or more alkali metals: K, Rb, Cs.
Взаимодействие исходных соединений при мольном отношении в суспензии фосфора к титану 1,05-3,0:1 позволяет получать твердую фазу с соотношением фосфора к титану, соответствующим стехиометрии этих элементов в конечном продукте. При отношении менее 1,05:1 возможно нарушение стехиометрии в сторону ее понижения в результате термогидролиза гидратированного фосфатно-титанового продукта, при отношении более 3,0:1 будет иметь место перерасход фосфатных реагентов, а также возможно образование соединения с отношением фосфора к титану, превышающим их стехиометрию в конечном продукте.The interaction of the starting compounds with a molar ratio in the suspension of phosphorus to titanium of 1.05-3.0: 1 allows you to obtain a solid phase with a ratio of phosphorus to titanium corresponding to the stoichiometry of these elements in the final product. At a ratio of less than 1.05: 1, stoichiometry may be violated downward as a result of thermohydrolysis of the hydrated titanium phosphate product, at a ratio of more than 3.0: 1 phosphate reagents will be overspended, and a compound with a ratio of phosphorus to titanium may be formed, exceeding their stoichiometry in the final product.
Взаимодействие исходных соединений при температуре от 60°С до температуры кипения рабочей суспензии обусловлено тем, что смещение процесса синтеза в сторону более высоких температур по сравнению с прототипом приводит к более интенсивной дегидратации твердой фазы формирующегося в суспензии фосфата титанила и щелочного металла, способствуя его кристаллизации с образованием большого числа зародышей. Это обеспечивает высокую дисперсность получаемого кристаллического порошка. Температура кипения рабочей суспензии зависит от концентрации реагентов в водной среде и составляет 100-105°С.The interaction of the starting compounds at a temperature from 60 ° C to the boiling temperature of the working suspension is due to the fact that the shift of the synthesis process to higher temperatures compared to the prototype leads to more intensive dehydration of the solid phase of titanium and alkali metal phosphate formed in the suspension, facilitating its crystallization with the formation of a large number of embryos. This provides a high dispersion of the resulting crystalline powder. The boiling point of the working suspension depends on the concentration of reagents in the aqueous medium and is 100-105 ° C.
Выбор концентраций щелочного металла СМ и ионов водорода СН +, удовлетворяющих отношению СМ/СН +≥104, обусловлен тем, что при таком соотношении обеспечивается полное замещение ионов водорода на катионы щелочного металла в фосфатно-титановой матрице, соответствующее стехиометрии конечного продукта. Кроме того, высокие концентрации щелочного металла способствуют получению высокодисперсного продукта. При величине отношения СМ/СН + менее 104 не происходит полного замещения ионов водорода на катионы щелочного металла, что препятствует кристаллизации твердой фазы фосфата титанила и щелочного металла в суспензии. Значение водородного показателя рН в процессе синтеза целесообразно поддерживать в интервале величин от 4 до 10. При значениях рН менее 4 имеет место значительная конкуренция ионов водорода в процессе катионного замещения, а при значениях рН более 10 происходит гидролиз фосфатно-титановой матрицы, приводящий к нарушению стехиометрии в сторону уменьшения содержания фосфора по отношению к титану.The choice of concentrations of the alkali metal С M and hydrogen ions С Н + satisfying the С М / С Н + ≥10 4 ratio is due to the fact that this ratio ensures the complete replacement of hydrogen ions by alkali metal cations in the phosphate-titanium matrix, corresponding to the final stoichiometry product. In addition, high concentrations of alkali metal contribute to a highly dispersed product. When the C M / C H + ratio is less than 10 4, there is no complete replacement of hydrogen ions with alkali metal cations, which prevents the solidification of the solid phase of titanyl phosphate and alkali metal in suspension. It is advisable to maintain the pH value of the pH during the synthesis in the range from 4 to 10. At pH values of less than 4, there is significant competition of hydrogen ions in the process of cationic substitution, and at pH values of more than 10 the hydrolysis of the phosphate-titanium matrix occurs, leading to a violation of stoichiometry in the direction of reducing the phosphorus content in relation to titanium.
Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в снижении крупности кристаллического порошка фосфата титанила щелочного металла при его получении непосредственно в суспензии. При этом исключается необходимость термической обработки гидратированного фосфата титанила щелочного металла и использования дегидратирующего агента.The combination of the above features is necessary and sufficient to achieve the technical result of the invention, which consists in reducing the fineness of the crystalline powder of alkali metal titanyl phosphate when it is obtained directly in suspension. This eliminates the need for heat treatment of hydrated alkali metal titanyl phosphate and the use of a dehydrating agent.
Использование в качестве щелочного металла - металла, выбранного из группы, включающей калий, рубидий, цезий, обусловлено диапазоном составов получаемых соединений фосфата титанила щелочного металла. Использование других щелочных металлов, в частности лития и натрия, затруднено вследствие более высокой степени гидратации их катионов в водной среде.The use as an alkali metal - a metal selected from the group including potassium, rubidium, cesium, is due to the range of compositions of the obtained compounds of alkali metal titanyl phosphate. The use of other alkali metals, in particular lithium and sodium, is difficult due to the higher degree of hydration of their cations in the aquatic environment.
Использование водорастворимого вещества, выбранного из группы, включающей его фосфат, хлорид, нитрат, сульфат в качестве соединения щелочного металла, позволяет достичь высоких концентраций катионов щелочного металла, что обеспечивает ускоренную кристаллизацию и способствует получению мелкодисперсного фосфата титанила щелочного металла стехиометрического состава. Использование вышеуказанных реагентов предпочтительно также с точки зрения получения высокочистых растворов этих соединений, что определяет высокое качество конечного продукта. Кроме того, гидроксид и карбонат щелочного металла являются эффективными реагентами для корректировки рН водной суспензии при проведении синтеза.The use of a water-soluble substance selected from the group including phosphate, chloride, nitrate, sulfate as an alkali metal compound allows to achieve high concentrations of alkali metal cations, which provides accelerated crystallization and contributes to the production of finely dispersed alkali metal titanyl phosphate with a stoichiometric composition. The use of the above reagents is also preferable from the point of view of obtaining high-purity solutions of these compounds, which determines the high quality of the final product. In addition, alkali metal hydroxide and carbonate are effective reagents for adjusting the pH of an aqueous suspension during synthesis.
Использование вещества, выбранного из группы, включающей тетрахлорид титана, оксогидроксид титана, оксохлорид титана, сульфат титанила, моногидрофосфат титанила, в качестве соединения титана позволяет получать фосфат титанила щелочного металла без чужеродных анионов, поскольку имеющиеся в указанных соединениях анионы легко замещаются фосфат-ионами, не составляя им конкуренции.The use of a substance selected from the group consisting of titanium tetrachloride, titanium oxohydroxide, titanium oxochloride, titanyl sulfate, titanyl monohydrogen phosphate as a titanium compound makes it possible to obtain alkali metal titanyl phosphate without foreign anions, since the anions present in these compounds are easily replaced by phosphate ions, not making them a competition.
Фосфат щелочного металла или фосфорная кислота в качестве соединения фосфора обеспечивают получение конечного продукта заданного качественного состава. Их использование предпочтительно и с точки зрения того, что они являются промышленно выпускаемыми реагентами. При использовании фосфорной кислоты в качестве соединения фосфора для корректировки рН суспензии в нее дополнительно вводят гидроксид или карбонат щелочного металла, в качестве которого берут калий, рубидий, цезий.Alkali metal phosphate or phosphoric acid as a phosphorus compound provides the final product of a given quality composition. Their use is preferable from the point of view of the fact that they are commercially available reagents. When using phosphoric acid as a phosphorus compound, an alkali metal hydroxide or carbonate is additionally introduced into the suspension to adjust the pH of the suspension, in which potassium, rubidium, cesium are taken.
Проведение промывки твердой фазы фосфата титанила щелочного металла деминерализованной водой обеспечивает более эффективную отмывку синтезируемого кристаллического порошка от примесей, что повышает чистоту конечного продукта.The washing of the solid phase of the alkali metal titanyl phosphate with demineralized water provides a more efficient washing of the synthesized crystalline powder from impurities, which increases the purity of the final product.
Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ и провести синтез в оптимальном режиме с точки зрения получения мелкодисперсного кристаллического порошка фосфата титанила щелочного металла непосредственно в суспензии при исключении термической обработки и использования дегидратирующего агента.The above particular features of the invention make it possible to carry out the method and carry out the synthesis in the optimal mode from the point of view of obtaining a fine crystalline powder of alkali metal titanyl phosphate directly in suspension, with the exception of heat treatment and the use of a dehydrating agent.
Сущность и преимущества заявляемого способа могут быть проиллюстрированы следующими примерами.The essence and advantages of the proposed method can be illustrated by the following examples.
Пример 1. Навеску оксогидроксида титана состава TiO(ОН)2·2Н2O, содержащую 0,8 г в пересчете на безводный диоксид титана, распульповывают в 50 мл 0,5 моль/л нитрата калия KNO3 и 50 мл 0,4 моль/л ортофосфата калия К3PO4 при рН 7 и температуре 80°С. При этом мольное соотношение K:Ti, составляет 11, отношение P:Ti=2, а соотношение концентраций щелочного металла СМ и ионов водорода СН + составляет 1,1·107. Мелкодисперсную суспензию, образовавшуюся в результате взаимодействия исходных соединений, отфильтровывают. Отделенную твердую фазу промывают 100 мл деминерализованной воды и сушат на воздухе в течение 1 часа. При этом получают монофазный кристаллический порошок фосфата титанила и калия KTiOPO4 стехиометрического состава со средней крупностью частиц 40 нм.Example 1. A portion of titanium oxyhydroxide of the composition TiO (OH) 2 · 2H 2 O, containing 0.8 g in terms of anhydrous titanium dioxide, pulp in 50 ml of 0.5 mol / l potassium nitrate KNO 3 and 50 ml of 0.4 mol / l potassium orthophosphate K 3 PO 4 at pH 7 and a temperature of 80 ° C. Moreover, the molar ratio K: Ti is 11, the ratio P: Ti = 2, and the concentration ratio of alkali metal С M and hydrogen ions С Н + is 1.1 · 10 7 . The fine suspension resulting from the reaction of the starting compounds is filtered. The separated solid phase is washed with 100 ml of demineralized water and dried in air for 1 hour. A monophasic crystalline powder of titanyl and potassium phosphate KTiOPO 4 of stoichiometric composition with an average particle size of 40 nm is obtained.
Основные режимные параметры способа и характеристика полученных порошков по Примеру 1 и нижеследующим Примерам 2-6 приведены в таблице.The main operating parameters of the method and the characteristics of the obtained powders according to Example 1 and the following Examples 2-6 are shown in the table.
Пример 2. Навеску оксохлорида титана TiOCl2, содержащую 0,96 г в пересчете на безводный диоксид титана, распульповывают в 25 мл 0,96 моль/л сульфата рубидия Rb2SO4, 25 мл 1,44 моль/л фосфорной кислоты Н3PO4 и 50 мл 2,4 моль/л гидроксида рубидия RbOH при рН 10 и температуре 70°С. При этом мольное соотношение Rb:Ti составляет 13, отношение P:Ti=3, а соотношение концентраций щелочного металла СМ и ионов водорода СН + составляет 1,56·1010. Мелкодисперсную суспензию, образовавшуюся в результате взаимодействия исходных соединений, отфильтровывают. Отделенную твердую фазу промывают 200 мл деминерализованной воды и сушат на воздухе в течение 1 часа. При этом получают монофазный кристаллический порошок фосфата титанила и рубидия RbTiOPO4 стехиометрического состава со средней крупностью частиц 38 нм.Example 2. A portion of titanium oxochloride TiOCl 2 containing 0.96 g in terms of anhydrous titanium dioxide, pulp in 25 ml of 0.96 mol / l of rubidium sulfate Rb 2 SO 4 , 25 ml of 1.44 mol / l of phosphoric acid N 3 PO 4 and 50 ml of 2.4 mol / L rubidium hydroxide RbOH at pH 10 and a temperature of 70 ° C. In this case, the molar ratio of Rb: Ti is 13, the ratio of P: Ti = 3, and the concentration ratio of alkali metal С M and hydrogen ions С Н + is 1.56 · 10 10 . The fine suspension resulting from the reaction of the starting compounds is filtered. The separated solid phase is washed with 200 ml of demineralized water and dried in air for 1 hour. A monophasic crystalline powder of titanyl phosphate and rubidium RbTiOPO 4 of stoichiometric composition with an average particle size of 38 nm is obtained.
Пример 3. Навеску сульфата титанила состава TiOSO4·2H2O, содержащую 1,96 г в пересчете на безводный сульфат титанила, распульповывают в 50 мл 0,2 моль/л гидрофосфата калия К2HPO4 и 50 мл 0,4 моль/л дигидрофосфата калия КН2PO4 при рН 5 и температуре 90°С. При этом мольное соотношение K:Ti составляет 4, отношение P:Ti=3, а соотношение концентраций щелочного металла СМ и ионов водорода СН + составляет 4·104. Мелкодисперсную суспензию, образовавшуюся в результате взаимодействия исходных соединений, отфильтровывают. Отделенную твердую фазу промывают 200 мл деминерализованной воды и сушат на воздухе в течение 1 часа. При этом получают монофазный кристаллический порошок фосфата титанила и калия KTiOPO4 стехиометрического состава со средней крупностью частиц 42 нм.Example 3. A portion of titanyl sulfate composition TiOSO 4 · 2H 2 O containing 1.96 g in terms of anhydrous titanyl sulfate, pulp in 50 ml of 0.2 mol / l potassium hydrogen phosphate K 2 HPO 4 and 50 ml of 0.4 mol / l of potassium dihydrogen phosphate KH 2 PO 4 at pH 5 and a temperature of 90 ° C. In this case, the molar ratio K: Ti is 4, the ratio P: Ti = 3, and the concentration ratio of alkali metal С M and hydrogen ions С Н + is 4 · 10 4 . The fine suspension resulting from the reaction of the starting compounds is filtered. The separated solid phase is washed with 200 ml of demineralized water and dried in air for 1 hour. A monophasic crystalline powder of titanyl and potassium phosphate KTiOPO 4 of stoichiometric composition with an average particle size of 42 nm is obtained.
Пример 4. Навеску моногидрофосфата титанила состава TiOHPO4·3,17Н2O, содержащую 6,4 г в пересчете на безводный гидрофосфат титанила, распульповывают в 90 мл 0,62 моль/л хлорида цезия CsCl и 10 мл 0,2 моль/л фосфата цезия Cs2HPO4 при рН 8 и температуре 60°С. При этом мольное соотношение Cs:Ti составляет 1,5, отношение P:Ti=1,05, а соотношение концентраций щелочного металла См и ионов водорода СН + составляет 6·107. Мелкодисперсную суспензию, образовавшуюся в результате взаимодействия исходных соединений, отфильтровывают. Отделенную твердую фазу промывают 300 мл деминерализованной воды и сушат на воздухе в течение 1 часа. При этом получают монофазный кристаллический порошок фосфата титанила и цезия CsTiOPO4 стехиометрического состава со средней крупностью частиц 46 нм.Example 4. A portion of titanium monohydrogen phosphate of the composition TiOHPO 4 · 3.17H 2 O, containing 6.4 g in terms of anhydrous titanyl hydrogen phosphate, is pulped in 90 ml of 0.62 mol / l cesium chloride CsCl and 10 ml of 0.2 mol / l cesium phosphate Cs 2 HPO 4 at pH 8 and a temperature of 60 ° C. The molar ratio of Cs: Ti is 1.5, the ratio of P: Ti = 1.05, and the concentration ratio of alkali metal C m and hydrogen ions C H + is 6 · 10 7 . The fine suspension resulting from the reaction of the starting compounds is filtered. The separated solid phase is washed with 300 ml of demineralized water and dried in air for 1 hour. A monophasic crystalline powder of titanyl phosphate and cesium CsTiOPO 4 of stoichiometric composition with an average particle size of 46 nm is obtained.
Пример 5. Навеску тетрахлорида титана TiCl4, содержащую 1,6 г в пересчете на диоксид титана, распульповывают в 10 мл 1,44 моль/л хлорида калия KCl, 15 мл 1,44 моль/л нитрата рубидия RbNO3, 25 мл 1,12 моль/л фосфорной кислоты Н3PO4 и 50 мл 3,28 моль/л карбоната калия К2СО3 при рН 9 и температуре 85°С. При этом мольное соотношение (K+Rb):Ti составляет 10, отношение P:Ti=1,4, а соотношение концентраций щелочного металла СМ и ионов водорода СН + составляет 1,78·109. Мелкодисперсную суспензию, образовавшуюся в результате взаимодействия исходных соединений, отфильтровывают. Отделенную твердую фазу промывают 150 мл деминерализованной воды и сушат на воздухе в течение 1 часа. При этом получают монофазный кристаллический порошок, представляющий твердый раствор фосфата титанила калия и рубидия K0,8Rb0,2TiOPO4 со средней крупностью частиц 30 нм.Example 5. A portion of titanium tetrachloride TiCl 4 containing 1.6 g in terms of titanium dioxide, pulp in 10 ml of 1.44 mol / l potassium chloride KCl, 15 ml of 1.44 mol / l of rubidium nitrate RbNO 3 , 25 ml 1 , 12 mol / l of phosphoric acid H 3 PO 4 and 50 ml of 3.28 mol / l of potassium carbonate K 2 CO 3 at pH 9 and a temperature of 85 ° C. In this case, the molar ratio (K + Rb): Ti is 10, the ratio P: Ti = 1.4, and the concentration ratio of alkali metal С M and hydrogen ions С Н + is 1.78 · 10 9 . The fine suspension resulting from the reaction of the starting compounds is filtered. The separated solid phase is washed with 150 ml of demineralized water and dried in air for 1 hour. A monophasic crystalline powder is obtained, which represents a solid solution of potassium titanyl phosphate and rubidium K 0.8 Rb 0.2 TiOPO 4 with an average particle size of 30 nm.
Пример 6. Навеску сульфата титанила состава TiOSO4·2H2O, содержащую 3,92 г в пересчете на безводный сульфат титанила, и навеску оксогидроксида титана состава TiO(ОН)2·2Н20, содержащую 0,8 г в пересчете на безводный диоксид титана, распульповывают в 50 мл 0,6 моль/л сульфата калия K2SO4 и 50 мл 1,14 моль/л гидрофосфата калия К2HPO4 при рН 4 и температуре кипения водной суспензии, равной 105°С. При этом мольное соотношение К:Ti составляет 5,8, отношение P:Ti=1,9, а соотношение концентраций щелочного металла СМ и ионов водорода СH + составляет 1·104. Мелкодисперсную суспензию, образовавшуюся в результате взаимодействия исходных соединений, отфильтровывают. Отделенную твердую фазу промывают 200 мл деминерализованной воды и сушат на воздухе в течение 1 часа. При этом получают монофазный кристаллический порошок фосфата титанила и калия KTiOPO4 стехиометрического состава со средней крупностью частиц 44 нм.Example 6. A portion of titanyl sulfate composition TiOSO 4 · 2H 2 O containing 3.92 g, calculated on anhydrous titanyl sulfate, and a portion of titanium oxohydroxide composition TiO (ОН) 2 · 2Н 2 0, containing 0.8 g in terms of anhydrous titanium dioxide, pulp in 50 ml of 0.6 mol / l potassium sulfate K 2 SO 4 and 50 ml of 1.14 mol / l potassium hydrogen phosphate K 2 HPO 4 at pH 4 and a boiling point of an aqueous suspension equal to 105 ° C. The molar ratio of K: Ti is 5.8, the ratio of P: Ti = 1.9, and the concentration ratio of alkali metal С M and hydrogen ions С H + is 1 · 10 4 . The fine suspension resulting from the reaction of the starting compounds is filtered. The separated solid phase is washed with 200 ml of demineralized water and dried in air for 1 hour. A monophasic crystalline powder of titanyl and potassium phosphate KTiOPO 4 of stoichiometric composition with an average particle size of 44 nm is obtained.
Из анализа вышеприведенных Примеров 1-6 и таблицы следует, что заявляемый способ по сравнению с прототипом позволяет получать кристаллические порошки фосфата титанила щелочного металла наноразмерной крупности (30-46 нм) непосредственно в водной суспензии. Согласно данным химического, ренттенофазного, рентгено-спектрального, а также ИК- и КР-спектроскопических анализов получаемые соединения представляют собой монофазные продукты химического состава, соответствующего соединениям группы КТР или их твердым растворам. В предлагаемом способе не требуется термической обработки гидратированного фосфата титанила щелочного металла или использования дегидратирующего агента.From the analysis of the above Examples 1-6 and the table it follows that the claimed method compared with the prototype allows to obtain crystalline powders of alkali metal titanyl phosphate of nanoscale size (30-46 nm) directly in an aqueous suspension. According to the data of chemical, X-ray phase, X-ray spectral, as well as IR and Raman spectroscopic analyzes, the resulting compounds are monophasic products of a chemical composition corresponding to compounds of the KTP group or their solid solutions. The proposed method does not require heat treatment of hydrated alkali metal titanyl phosphate or the use of a dehydrating agent.
Способ характеризуется простотой аппаратурного оформления, пониженной температурой процесса, отсутствием экологически вредных реагентов и стоков.The method is characterized by the simplicity of instrumentation, low process temperature, the absence of environmentally harmful reagents and drains.
ПризнакExample No.
Sign
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005138740/15A RU2307073C1 (en) | 2005-12-12 | 2005-12-12 | Method of production of the powder of the titanyl phosphate of the alkali metal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005138740/15A RU2307073C1 (en) | 2005-12-12 | 2005-12-12 | Method of production of the powder of the titanyl phosphate of the alkali metal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005138740A RU2005138740A (en) | 2007-06-20 |
| RU2307073C1 true RU2307073C1 (en) | 2007-09-27 |
Family
ID=38314019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005138740/15A RU2307073C1 (en) | 2005-12-12 | 2005-12-12 | Method of production of the powder of the titanyl phosphate of the alkali metal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2307073C1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112938925B (en) * | 2021-01-28 | 2023-09-19 | 苏州安特倍可新材料有限公司 | Novel antibacterial silver compound titanium oxide silver phosphate and preparation method thereof |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3949323A (en) * | 1974-03-14 | 1976-04-06 | E. I. Du Pont De Nemours & Company | Crystals of (K, Rb, NH4)TiO(P, As)O4 and their use in electrooptic devices |
| EP0215691A1 (en) * | 1985-07-26 | 1987-03-25 | Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) | Process for the flux synthesis of crystals of the KTiOP04 type or monophosphate of potassium and titanyl |
| US4997515A (en) * | 1988-12-12 | 1991-03-05 | Hamamatsu Photonics K.K. | Method of synthesizing single-crystal KTiOPO4 |
| WO1993015242A1 (en) * | 1992-01-23 | 1993-08-05 | Moskovskoe Gosudarstvenno-Kooperativnoe Predpriyatie 'avtoprokat' | METHOD FOR GROWING MONOCRYSTALS OF KTiOPO¿4? |
| EP0569968A2 (en) * | 1992-05-15 | 1993-11-18 | Sony Corporation | Method of producing single crystal of KTiOPO4 |
| RU2093467C1 (en) * | 1996-05-23 | 1997-10-20 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН | Method of preparing monovalent titanyl phosphate and/or arsenate |
-
2005
- 2005-12-12 RU RU2005138740/15A patent/RU2307073C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3949323A (en) * | 1974-03-14 | 1976-04-06 | E. I. Du Pont De Nemours & Company | Crystals of (K, Rb, NH4)TiO(P, As)O4 and their use in electrooptic devices |
| EP0215691A1 (en) * | 1985-07-26 | 1987-03-25 | Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) | Process for the flux synthesis of crystals of the KTiOP04 type or monophosphate of potassium and titanyl |
| US4997515A (en) * | 1988-12-12 | 1991-03-05 | Hamamatsu Photonics K.K. | Method of synthesizing single-crystal KTiOPO4 |
| WO1993015242A1 (en) * | 1992-01-23 | 1993-08-05 | Moskovskoe Gosudarstvenno-Kooperativnoe Predpriyatie 'avtoprokat' | METHOD FOR GROWING MONOCRYSTALS OF KTiOPO¿4? |
| EP0569968A2 (en) * | 1992-05-15 | 1993-11-18 | Sony Corporation | Method of producing single crystal of KTiOPO4 |
| RU2093467C1 (en) * | 1996-05-23 | 1997-10-20 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН | Method of preparing monovalent titanyl phosphate and/or arsenate |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ИВАНЕНКО В.И. и др. Способ формирования твердых фаз KTiOPO 4 и KTi 2 (PO 4 ) 3 для электротехнической керамики. Физико-химические проблемы создания новых конструкционных керамических материалов, Сырье, синтез, свойства. Тезисы докладов IV Всероссийской конференции. - Сыктывкар, издательство Коми НЦ УрО РАН, 2001, с.124-125. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005138740A (en) | 2007-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9242864B2 (en) | Cyclic process for wet-chemically producing lithium metal phosphates | |
| CN101489933B (en) | Method for preparing talcose compositions comprising synthetic mineral particles containing silicon, germanium and metal | |
| US5470503A (en) | Granular rare earth phosphates having characteristic morphology | |
| KR102070380B1 (en) | Method for producing synthetic hectorite at low temperature and atmospheric pressure | |
| JP3211215B2 (en) | Method for producing crystalline zirconium phosphate compound | |
| JPH0460928B2 (en) | ||
| KR100544550B1 (en) | Zirconia, zirconium hydroxycarbonate in finely divided form and preparation method thereof | |
| JPH0653566B2 (en) | Method for producing crystalline zirconium phosphate | |
| US20100267544A1 (en) | Process for producing hexagonal zirconium phosphate powder | |
| US4822575A (en) | Process for the purification of zirconium compounds | |
| RU2307073C1 (en) | Method of production of the powder of the titanyl phosphate of the alkali metal | |
| JP3906352B2 (en) | Method for producing YAG transparent sintered body | |
| JP3384412B2 (en) | Method for producing crystalline zirconium phosphate | |
| US4395388A (en) | Synthetic cristobalite | |
| JP3865604B2 (en) | Method for producing aluminum metaphosphate | |
| US4652439A (en) | Process for preparing fibrous alkali metal titanate | |
| RU2088530C1 (en) | Method for production of lithium metaniobate and lithium metatantalate | |
| RU2147290C1 (en) | Method for production of fine single-phase hydroxyl-apatite | |
| US3514268A (en) | Novel process for the manufacture of dimagnesium aluminosilicate for medical uses | |
| CN101891226A (en) | Flaky alumina and preparation method thereof | |
| JPH059370B2 (en) | ||
| JPS62252307A (en) | Wet synthesis of hydroxy apatite | |
| RU2093467C1 (en) | Method of preparing monovalent titanyl phosphate and/or arsenate | |
| JPH07101711A (en) | Crystalline zirconium phosphate | |
| KR100192711B1 (en) | Production method of inorganic microbicide with silver |