[go: up one dir, main page]

RU2455235C1 - Method of producing tin hypothiophosphate - Google Patents

Method of producing tin hypothiophosphate Download PDF

Info

Publication number
RU2455235C1
RU2455235C1 RU2010148976/05A RU2010148976A RU2455235C1 RU 2455235 C1 RU2455235 C1 RU 2455235C1 RU 2010148976/05 A RU2010148976/05 A RU 2010148976/05A RU 2010148976 A RU2010148976 A RU 2010148976A RU 2455235 C1 RU2455235 C1 RU 2455235C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tin
hypothiophosphate
organic solvent
solvent
starting components
Prior art date
Application number
RU2010148976/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Тимофей Григорьевич Лупейко (RU)
Тимофей Григорьевич Лупейко
Светлана Николаевна Свирская (RU)
Светлана Николаевна Свирская
Екатерина Сергеевна Медведева (RU)
Екатерина Сергеевна Медведева
Александр Сергеевич Пахомов (RU)
Александр Сергеевич Пахомов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Priority to RU2010148976/05A priority Critical patent/RU2455235C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2455235C1 publication Critical patent/RU2455235C1/en

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention can be used in production of piezoelectric ceramic materials. To obtain tin hypothiophosphate, tin chloride, phosphorus sulphide and sodium sulphide solutions are mixed in stoichiometric ratios. Each of the said starting components is dissolved in an organic solvent until a saturated solution is obtained, followed by ultrasonic treatment. The obtained mixture is settled until appearance of a brown precipitate of tin hypothiophosphate. The solvent is removed and the precipitate is washed on a filter with an organic solvent until negative reaction on the chloride ion. The obtained end product is dried and ground in a ball mill.
EFFECT: invention increases purity of the product, increases efficiency and eliminates explosion-hazard when producing tin hypothiophosphate.
5 cl, 4 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к пьезоэлектрическим материалам, в частности к способу получения порошков состава Me-P-S, предназначенных для производства пьезоэлектрических керамических пленок толщиной 2-10 мкм, получаемых термическим напылением в вакууме.The invention relates to piezoelectric materials, in particular to a method for producing powders of the composition Me-P-S, intended for the production of piezoelectric ceramic films with a thickness of 2-10 microns, obtained by thermal spraying in vacuum.

Сегнетоэлектрические пленки на основе гипотиофосфата олова Sn2P2S6 имеют высокие значения относительной диэлектрической проницаемости εT330=400 и пьезочувствительности γ=5,5-5,7*10-7 В/Па на низких частотах при объемном возбуждении, что делает их перспективными для использования в электроакустических устройствах.Ferroelectric films based on tin hypothiophosphate Sn 2 P 2 S 6 have high values of relative permittivity ε T 33 / ε 0 = 400 and piezoelectric sensitivity γ = 5.5-5.7 * 10 -7 V / Pa at low frequencies with volume excitation , which makes them promising for use in electro-acoustic devices.

Электрофизические свойства материалов на основе гипотиофосфатных фаз систем Me-P-S, в частности на основе Sn2P2S6 и его аналогов, представлены в статьях: Берча Д.М., Ворошилов Ю.В., Сливка В.Ю., Туряница И.Д. Сложные халькогениды и халькогалогениды (получение и свойства). Киев: Вища школа, 1983. С.180 [1], Герзанич Е.И., Фридкин В.М. Сегнетоэлектрики типа AVBVICVII. M.: Наука, 1982. С.357 [2], Беляев Л.М., Греков А.А., Закс П.Л., Татаренко Л.Н. // Акустический журнал. 1977. Т.23. №5. С.810 [3], Мерц В.И., Нитше Р. // Изв. АН СССР. Сер. Физ. 1964. Т.28, №4. С.681 [4], Высочанский Ю.М., Сливка В.Ю. // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1987. Т.51. №12. С.2156 [5]. Материалы на основе гипотиофосфатов металлов не нашли практического применения в связи со сложностью и вредностью их получения. Гипотиофосфат олова (II) имеет рекордно высокие значения объемных пьезоэлектрических характеристик среди известных однофазных сегнетоэлектрических материалов, и пьезоэлектрические датчики, изготовленные на его основе, могут преобразовывать всестороннее сжатие в электрический сигнал с высокой эффективностью. В силу этого гипотиофосфаты щелочных металлов - Me4P2S6 (Me=Li, Na, K) - представляют особый интерес для использования в пьезотехнике. Они могут быть использованы для получения гипотиофосфатов двухвалентных металлов в качестве исходного реактива (прекурсора) при обменном взаимодействии (Jandali M.Z., Eulenberger G., Hahn H. // Z. anorg. allgem. Chem. 1980. В. 470. №11. S.39 [6]) в растворах с солями этих металлов по схематической реакции:The electrophysical properties of materials based on the hypothiophosphate phases of Me-PS systems, in particular, on the basis of Sn 2 P 2 S 6 and its analogues, are presented in the articles: Burcha D.M., Voroshilov Yu.V., Slivka V.Yu., Turyanitsa I .D. Complex chalcogenides and chalcogen halides (production and properties). Kiev: Vishcha school, 1983. P.180 [1], Gerzanich E.I., Fridkin V.M. Ferroelectrics type A V B VI C VII . M .: Nauka, 1982. P.357 [2], Belyaev L.M., Grekov A.A., Zaks P.L., Tatarenko L.N. // Acoustic journal. 1977.V.23. No. 5. P.810 [3], Merz V.I., Nietzsche R. // Izv. USSR Academy of Sciences. Ser. Fiz. 1964. V. 28, No. 4. P.681 [4], Vysochansky Yu.M., Cream V.Yu. // Izv. USSR Academy of Sciences. Ser. physical 1987.V. 51. No. 12. S.2156 [5]. Materials based on metal hypothiophosphates have not found practical application due to the complexity and harmfulness of their preparation. Tin (II) hypothiophosphate has record-high values of volumetric piezoelectric characteristics among known single-phase ferroelectric materials, and piezoelectric sensors made on its basis can convert comprehensive compression into an electrical signal with high efficiency. Due to this, alkali metal hypothiophosphates - Me 4 P 2 S 6 (Me = Li, Na, K) - are of particular interest for use in piezotechnics. They can be used to obtain hypothiophosphates of divalent metals as a starting reagent (precursor) in the exchange interaction (Jandali MZ, Eulenberger G., Hahn H. // Z. anorg. Allgem. Chem. 1980. V. 470. No. 11. S .39 [6]) in solutions with salts of these metals according to the schematic reaction:

Figure 00000002
Figure 00000002

Известные в настоящее время способы получения гипотиофосфатных фаз, в том числе и гипотиофосфатов щелочных металлов, имеют ряд недостатков. На практике наиболее часто применяется синтез этих фаз из простых веществ тройных систем Me-Р-S, бинарных соединений, образующихся в двойных системах Me-Р, Me-S и Р-S, а также из различных сочетаний этих простых веществ и бинарных соединений. Для предотвращения химического взаимодействия с парами воды и кислородом воздуха процесс ведут в запаянных ампулах. При этом синтезы осуществляются при температурах от 350°C для As2P2S7 (Wibbelmann С., Brockner W. // Z. Naturforsch. A. 1981. B.36. №8. S.836 [8]), до 950°C для GdPS4 (Rolland Le, Molinie P., Cdombet P. // C.r. Acad. Sci. Ser 2 1990. Vol.310. №9. P.1201 [9]), a длительность процессов составляет от двух суток для Sn2P2S6 (Carpentier C.D., Nitsche R. // Mater. Res. Bull. 1974. Vol.9. №4. P.401 [10]), до трех месяцев для Co2P2S6, Ni2P2S6, Mg2P2S2 (Klingen W., Ott R., Hahn H. // Z. anorg. allgem. Chem. 1973. B.396. №3. S.271 [11]).Currently known methods for producing hypothiophosphate phases, including alkali metal hypothiophosphates, have several disadvantages. In practice, the most commonly used synthesis of these phases is from simple substances of Me-P-S ternary systems, binary compounds formed in Me-P, Me-S and P-S binary systems, as well as from various combinations of these simple substances and binary compounds. To prevent chemical interaction with water vapor and oxygen, the process is carried out in sealed ampoules. The syntheses are carried out at temperatures from 350 ° C for As 2 P 2 S 7 (Wibbelmann C., Brockner W. // Z. Naturforsch. A. 1981. B.36. No. 8. S.836 [8]), up to 950 ° C for GdPS 4 (Rolland Le, Molinie P., Cdombet P. // Cr Acad. Sci. Ser 2 1990. Vol.310. No. 9. P.1201 [9]), and the duration of the processes is from two days for Sn 2 P 2 S 6 (Carpentier CD, Nitsche R. // Mater. Res. Bull. 1974. Vol.9. No. 4. P.401 [10]), up to three months for Co 2 P 2 S 6 , Ni 2 P 2 S 6 , Mg 2 P 2 S 2 (Klingen W., Ott R., Hahn H. // Z. anorg. Allgem. Chem. 1973. B.396. No. 3. S.271 [11 ]).

Однако использование низкоплавких, легколетучих и вредных компонентов (сера, фосфор, сульфиды фосфора) в замкнутом объеме вследствие увеличения давления в ампуле зачастую приводит к ее разрыву. Во избежание этого применяют чрезвычайно медленное повышение температуры и создание по длине ампулы градиента температур - политемпературный синтез, что, тем не менее, не устраняет полностью взрывоопасность. Недостатком известных способов является также ограниченный ампулой объем синтезируемых веществ, что снижает производительность.However, the use of low-melting, volatile and harmful components (sulfur, phosphorus, phosphorus sulfides) in a closed volume due to increased pressure in the ampoule often leads to its rupture. To avoid this, an extremely slow increase in temperature and the creation of a temperature gradient along the ampoule are used - polytemperature synthesis, which, however, does not completely eliminate the explosion hazard. A disadvantage of the known methods is also the volume of synthesized substances limited by the ampoule, which reduces productivity.

Наиболее близким по способу синтеза к заявляемому объекту является лабораторный способ высокотемпературного синтеза гипотиофосфата олова в не запаянных полузакрытых ампулах, имеющих капиллярное отверстие для частичного выхода паров (RU 2089491, 6 МПК C01B 25/00, опубл. 10.09.1997 [12]), принимаемый за прототип.The closest synthesis method to the claimed object is a laboratory method of high-temperature synthesis of tin hypothiophosphate in unsealed semi-closed ampoules having a capillary hole for partial vapor release (RU 2089491, 6 IPC C01B 25/00, publ. 09/10/1997 [12]), accepted for the prototype.

Целевой продукт получают путем взаимодействия стехиометрических количеств соединений металлов, фосфора и серы на воздухе в две стадии с выдержкой при температуре 350-450°C в случае InPS4 и 450-550°C в случае Sn2P2S6 по 20-30 мин на каждой стадии с промежуточным охлаждением до комнатной температуры и измельчением продукта. В качестве исходных соединений металлов используют оксиды SnO и In2O3, а в качестве соединений фосфора - его сульфид P4S10. Легкоплавкие сульфид фосфора и сера образуют жидкую фазу, которая взаимодействует с твердым оксидом олова, образуя гипотиофосфат. Выход продукта составлял, по мнению авторов, примерно 98% от теоретически возможного. Общее время взаимодействия исходных компонентов 40-60 минут. Приготовление исходной шихты, нагревание печи до необходимой температуры, перетирание полученной после нагревания спеченной массы занимают более одного часа. Процесс синтеза одной навески занимает в общей сложности более двух часов.The target product is obtained by reacting stoichiometric amounts of metal, phosphorus and sulfur compounds in air in two stages with exposure at a temperature of 350-450 ° C in the case of InPS 4 and 450-550 ° C in the case of Sn 2 P 2 S 6 for 20-30 min at each stage with intermediate cooling to room temperature and grinding the product. Oxides SnO and In 2 O 3 are used as initial metal compounds, and its sulfide P 4 S 10 is used as phosphorus compounds. The low-melting phosphorus sulfide and sulfur form a liquid phase, which interacts with solid tin oxide to form hypothiophosphate. The yield of the product, according to the authors, was approximately 98% of the theoretically possible. The total interaction time of the starting components is 40-60 minutes. Preparation of the initial charge, heating the furnace to the required temperature, grinding of the sintered mass obtained after heating take more than one hour. The synthesis process of one sample takes a total of more than two hours.

Недостатки способа-прототипа состоят в следующем:The disadvantages of the prototype method are as follows:

- из-за легкой окисляемости прекурсоров и продуктов синтеза сохраняется опасность загрязнения целевых продуктов кислородсодержащими соединениями на промежуточных стадиях процесса, что приводит к уменьшению выхода чистого продукта, а о чистоте целевого продукта отсутствует информация;- due to the easy oxidizability of the precursors and synthesis products, there remains the danger of contamination of the target products with oxygen-containing compounds at intermediate stages of the process, which leads to a decrease in the yield of the pure product, and there is no information about the purity of the target product;

- необходимость использования специальных тугоплавких ампул;- the need to use special refractory ampoules;

- длительность процесса приготовления гипотиофосфата олова в ограниченном объеме ампулы, которая составляет более 2 часов, что снижает производительность способа.- the duration of the process of preparation of tin hypothiophosphate in a limited volume of the ampoule, which is more than 2 hours, which reduces the productivity of the method.

В силу указанных недостатков известный способ не нашел промышленного применения.Due to these drawbacks, the known method has not found industrial application.

Задачей настоящего изобретения является разработка низкотемпературного, взрывобезопасного способа получения гипотиофосфата олова, исключающего перечисленные выше недостатки и осуществимого в условиях промышленного производства.The objective of the present invention is to develop a low-temperature, explosion-proof method for producing tin hypothiophosphate, eliminating the above disadvantages and feasible in industrial production.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение чистоты целевого продукта за счет исключения окисления прекурсоров и продуктов синтеза, повышение производительности способа за счет сокращения времени синтеза большого объема гипотиофосфата олова до 2-5 минут, исключение взрывоопасности способа за счет исключения высокотемпературного синтеза.The technical result of the claimed invention is to increase the purity of the target product by eliminating the oxidation of precursors and synthesis products, increasing the productivity of the method by reducing the synthesis time of a large volume of tin hypothiophosphate to 2-5 minutes, eliminating the explosiveness of the method by eliminating high-temperature synthesis.

Указанный технический результат достигается тем, что способ получения гипотиофосфата олова заключается в синтезе целевого продукта из системы исходных компонентов, включающей соединения олова (II) и сульфиды фосфора, взятых в стехиометрических соотношениях, и измельчении синтезированного продукта.The specified technical result is achieved in that the method for producing tin hypothiophosphate consists in synthesizing the target product from a system of starting components, including tin (II) compounds and phosphorus sulfides taken in stoichiometric ratios, and grinding the synthesized product.

Согласно изобретению, в систему исходных компонентов введен сульфид натрия, а в качестве соединения олова (II) использован хлорид олова SnCl2. Каждый исходный компонент растворяют в органическом растворителе до получения насыщенного раствора с последующей обработкой ультразвуком, смешивают полученные растворы, отстаивают до появления коричневого осадка гипотиофосфата олова, удаляют растворитель, осадок промывают на фильтре органическим растворителем до отрицательной реакции на хлорид-ион и полученный целевой продукт высушивают.According to the invention, sodium sulfide is introduced into the system of starting components, and tin chloride SnCl 2 is used as the tin (II) compound. Each source component is dissolved in an organic solvent until a saturated solution is obtained, followed by sonication, the resulting solutions are mixed, sedimented until a brown precipitate of tin hypothiophosphate appears, the solvent is removed, the precipitate is washed on the filter with an organic solvent until a negative reaction to the chloride ion is obtained, and the obtained target product is dried.

В частных случаях выполнения способа:In special cases, the execution of the method:

- в качестве органического растворителя используют этанол;- ethanol is used as an organic solvent;

- в качестве органического растворителя используют ацетон;- acetone is used as an organic solvent;

- в качестве органического растворителя используют толуол;- toluene is used as an organic solvent;

- растворы исходных компонентов обрабатывают ультразвуком мощностью 60-240 Вт в течение 20 минут при температуре ниже температуры кипения растворителя.- solutions of the starting components are treated with ultrasound with a power of 60-240 W for 20 minutes at a temperature below the boiling point of the solvent.

Одновременное взаимодействие сульфида натрия, сульфида фосфора и хлорида олова в органическом растворителе вызывает химическую реакцию образования гипотиофосфата натрия: 4Na2S+P4S8→2Na4P2S6, представляющую промежуточную стадию процесса. При этом происходит обменный процесс катиона щелочного металла Na+ на двухвалентный катион олова Sn2+ по реакции 2Na4P2S6+4SnCl2→2Sn2P2S6+8NaCl и синтез гипотиофосфата олова происходит в момент появления активного состояния гипотиофосфата натрия, которое характеризуется отсутствием кристаллизации. Результаты исследований авторов подтверждают отсутствие взаимодействия SnCl2 с монокристаллами Na4P2S6 в растворе этанола. Обработка ультразвуком указанных растворов увеличивает скорость диффузии компонентов в органическом растворителе, что ускоряет образование целевого продукта.The simultaneous interaction of sodium sulfide, phosphorus sulfide and tin chloride in an organic solvent causes the chemical reaction of sodium hypothiophosphate formation: 4Na 2 S + P 4 S 8 → 2Na 4 P 2 S 6 , which represents an intermediate stage of the process. In this case, the alkaline metal cation Na + is exchanged for the divalent tin cation Sn 2+ by the reaction 2Na 4 P 2 S 6 + 4SnCl 2 → 2Sn 2 P 2 S 6 + 8NaCl and the synthesis of tin hypothiophosphate occurs at the moment of the appearance of the active state of sodium hypothiophosphate, which is characterized by the absence of crystallization. The results of the authors' studies confirm the absence of interaction of SnCl 2 with Na 4 P 2 S 6 single crystals in ethanol solution. Ultrasonic treatment of these solutions increases the diffusion rate of components in an organic solvent, which accelerates the formation of the target product.

В таблице 1 приведены сравнительные характеристики органических растворителей, используемых в заявляемом способе.Table 1 shows the comparative characteristics of the organic solvents used in the present method.

В таблице 2 приведены данные о растворимости Na2S, P4S8, SnCl2 в этаноле, ацетоне, толуоле.Table 2 shows the solubility data of Na 2 S, P 4 S 8 , SnCl 2 in ethanol, acetone, toluene.

В таблице 3 приведены сравнительные значения углов 2θ и интенсивностей Int-f, представленных базой данных ICSD (№039232), и углов 2θ и интенсивностей Int-f РФА гипотиофосфата олова Sn2P2S6, полученного обменным взаимодействием в этаноле с использованием фазы гипотиофосфата натрия Na4P2S6 в момент ее образования.Table 3 shows the comparative values of the 2θ angles and Int-f intensities presented by the ICSD database (No. 039232), and the 2θ angles and Int-f intensities of the X-ray diffraction analysis of tin hypothiophosphate Sn 2 P 2 S 6 obtained by the exchange interaction in ethanol using the hypothiophosphate phase sodium Na 4 P 2 S 6 at the time of its formation.

В таблице 4 приведены сравнительные электрофизические характеристики тонких h=2-10 мкм пленок гипотиофосфата олова, синтезированного по способу-прототипу и заявляемому способу.Table 4 shows the comparative electrophysical characteristics of thin h = 2-10 μm films of tin hypothiophosphate synthesized by the prototype method and the claimed method.

Способ получения гипотиофосфата олова осуществляется следующим образом. Готовят навески сульфида натрия Na2S марки ч.д.а, сульфида фосфора P4S8, представляющего смесь P4S7 и P4S9 и хлорида олова SnCl2 марки ч.д.а. в стехиометрическом соотношении, рассчитанном по уравнению реакции:A method of obtaining tin hypothiophosphate is as follows. Prepare a portion of sodium sulfide Na 2 S grade b.p., phosphorus sulfide P 4 S 8 , which is a mixture of P 4 S 7 and P 4 S 9 and tin chloride SnCl 2 grade b.a. in a stoichiometric ratio calculated by the reaction equation:

4Na2S+P4S8+4SnCl2→2Sn2P2S6+8NaCl,4Na 2 S + P 4 S 8 + 4SnCl 2 → 2Sn 2 P 2 S 6 + 8NaCl,

в количестве мас.%: Na2S - 21,2%, P4S8 - 26,1%, SnCl2 - 52,7%. Каждую навеску растворяют в этаноле до получения насыщенных растворов, их обрабатывают ультразвуком, сливают в один стакан, отстаивают до появления коричневого осадка гипотиофосфата олова, удаляют растворитель, осадок промывают на фильтре органическим растворителем до отрицательной реакции на хлорид-ион и полученный целевой продукт высушивают. Затем измельчают в шаровой мельнице до получения порошка дисперсностью 2-5 мкм.in the amount of wt.%: Na 2 S - 21.2%, P 4 S 8 - 26.1%, SnCl 2 - 52.7%. Each sample was dissolved in ethanol until saturated solutions were obtained, they were sonicated, poured into one glass, sedimented until a brown precipitate of tin hypothiophosphate appeared, the solvent was removed, the precipitate was washed on the filter with an organic solvent until a negative reaction to the chloride ion was obtained, and the obtained target product was dried. Then crushed in a ball mill to obtain a powder fineness of 2-5 microns.

Выбор органических растворителей обусловлен тем, что прекурсоры по-разному растворяются в растворителях (таблица 1), характеризующихся различными полярностями. Растворители с высокой полярностью лучше растворяют сульфид натрия, а с низкой - сульфид фосфора.The choice of organic solvents is due to the fact that precursors dissolve in different ways in solvents (table 1), characterized by different polarities. Solvents with a high polarity dissolve sodium sulfide better, and with a low - phosphorus sulfide.

Знание растворимости исходных компонентов в различных растворителях (табл.2) позволяет рассчитать соотношение исходных компонентов и растворителя в мол.% для получения насыщенного раствора. Выбор в качестве растворителя этанола обусловлен тем, что растворимость прекурсоров: сульфида натрия, сульфидов фосфора, хлорида олова, выше, чем у ацетона и толуола, это позволяет получить большее количество целевого продукта при меньшем количестве растворителя.Knowledge of the solubility of the starting components in various solvents (Table 2) allows us to calculate the ratio of the starting components and the solvent in mol% to obtain a saturated solution. The choice of ethanol as a solvent is due to the fact that the solubility of precursors: sodium sulfide, phosphorus sulfides, tin chloride, is higher than that of acetone and toluene, this allows to obtain a larger amount of the target product with a smaller amount of solvent.

ПримерExample

Растворяют 0,31 г порошка сульфида натрия (0,004 моль) в 119,2 мл этанола. В другой посуде к 47,5 мл этанола добавляют 0,38 г сульфида фосфора (0,001 моль). В третьем стакане растворяют 0,77 г (0,004 моль) хлорида олова в 14,9 мл этанола. Соотношение исходного компонента и растворителя обеспечивает получение насыщенных растворов, растворимость сульфида натрия в этаноле равна 0,003 г/мл, растворимость сульфида фосфора в этаноле - 0,008 г/мл, растворимость хлорида олова в этаноле - 0,052 г/мл. Затем стаканы с растворами помещали в ультразвуковую мойку марки Elmasonik S30H мощностью 60-240 Вт и обрабатывали ультразвуком в течение 20 минут при температуре 45°C, ниже температуры кипения растворителя. Обработанные растворы сливали в один стакан, отстаивали до появления коричневого осадка гипотиофосфата олова, удаляли растворитель, осадок промывали на фильтре минимальным объемом органического растворителя до отрицательной реакции на хлорид-ион и полученный целевой продукт высушивали. Получали 0,88 г (88%) гипотиофосфата олова в виде коричневого порошка.0.31 g of sodium sulfide powder (0.004 mol) is dissolved in 119.2 ml of ethanol. In another container, 0.38 g of phosphorus sulfide (0.001 mol) is added to 47.5 ml of ethanol. 0.77 g (0.004 mol) of tin chloride in 14.9 ml of ethanol are dissolved in a third beaker. The ratio of the starting component and the solvent provides saturated solutions, the solubility of sodium sulfide in ethanol is 0.003 g / ml, the solubility of phosphorus sulfide in ethanol is 0.008 g / ml, the solubility of tin chloride in ethanol is 0.052 g / ml. Then the glasses with the solutions were placed in an ultrasonic sink of the Elmasonik S30H brand with a power of 60-240 W and treated with ultrasound for 20 minutes at a temperature of 45 ° C, below the boiling point of the solvent. The treated solutions were poured into one glass, settled until a brown precipitate of tin hypothiophosphate appeared, the solvent was removed, the precipitate was washed on the filter with a minimum volume of organic solvent until a negative reaction to the chloride ion was obtained, and the obtained target product was dried. 0.88 g (88%) of tin hypothiophosphate was obtained as a brown powder.

В стакане, содержащем смесь исходных компонентов в этаноле, происходит химическая реакция вида:In a glass containing a mixture of the starting components in ethanol, a chemical reaction of the form occurs:

4Na2S+P4S8+4SnCl2→2Sn2P2S6+8NaCl.4Na 2 S + P 4 S 8 + 4SnCl 2 → 2Sn 2 P 2 S 6 + 8NaCl.

Для подтверждения образования фазы Sn2P2S6 были проведены рентгенофазовый и элементный анализы полученного соединения. Фазовый состав Sn2P2S6 устанавливали рентгенофазовым анализом (РФА) на дифрактометре ДРОН-2.0 с медным излучением (λ=1,54 Å). Как следует из табл.3, значения углов 2θ и интенсивностей Int-f рентгенограммы гипотиофосфата олова Sn2P2S6, полученного обменным взаимодействием в этаноле с использованием фазы гипотиофосфата натрия Na4P2S6 в момент ее образования, и значения углов 2θ и интенсивностей Int-f, представленных базой данных ICSD (№039232), практически совпадают. Это свидетельствует об идентификации фазы гипотиофосфата олова и наличии ничтожно малого количества примеси сульфида олова (2θ=22,7, Int-f=347).To confirm the formation of the Sn 2 P 2 S 6 phase, X-ray phase and elemental analyzes of the obtained compound were carried out. The phase composition of Sn 2 P 2 S 6 was determined by X-ray phase analysis (XRD) on a DRON-2.0 diffractometer with copper radiation (λ = 1.54 Å). As follows from Table 3, the values of the 2θ angles and the Int-f intensities of the tin hypothiophosphate Sn 2 P 2 S 6 obtained by the exchange interaction in ethanol using the phase of sodium hypothiophosphate Na 4 P 2 S 6 at the moment of its formation, and the 2θ angles and the Int-f intensities represented by the ICSD database (No. 039232) are practically the same. This indicates the identification of the tin hypothiophosphate phase and the presence of a negligible amount of tin sulfide impurity (2θ = 22.7, Int-f = 347).

Для обоснования практического значения использования гипотиофосфата олова, синтезированного заявляемым способом, на круглую алюминиевую подложку диаметром 30 мм термическим напылением в вакууме наносили тонкие пленки толщиной h~2-10 мкм. Поляризацию пленок проводили при комнатной температуре в импульсном режиме при напряжении 100-200 В на один мм толщины образца в течение 30 секунд. Измерение относительной диэлектрической проницаемости εT330 проводили мостом переменного тока Е-84 на частоте 1000 Гц. Измерение пьезочувствительности γ образцов к звуковому давлению проводили на частоте 70 Гц на специальном стенде, включающем звуковую камеру, в которой создавалось соответствующее звуковое давление, а также с помощью задающего звукового генератора и высокочувствительного милливольтметра В7-40. Как следует из табл.4, относительная диэлектрическая проницаемость εт330=350-400 и пьезочувствительность γ пьезоэлектрических пленок Sn2P2S6 на низких частотах при объемном возбуждении составляет 5,5-5,7*10-7 В/Па.To justify the practical importance of using tin hypothiophosphate synthesized by the claimed method, thin films with a thickness of h ~ 2-10 μm were applied to a round aluminum substrate with a diameter of 30 mm by thermal spraying in vacuum. The films were polarized at room temperature in a pulsed mode at a voltage of 100-200 V per mm of sample thickness for 30 seconds. The relative permittivity ε T 33 / ε 0 was measured using an E-84 alternating current bridge at a frequency of 1000 Hz. The piezosensitivity of the γ samples to sound pressure was measured at a frequency of 70 Hz on a special stand including a sound chamber in which the corresponding sound pressure was generated, as well as using a master sound generator and a highly sensitive V7-40 millivoltmeter. As follows from Table 4, the relative dielectric constant ε t 33 / ε 0 = 350-400 and the piezoelectric sensitivity γ of the piezoelectric Sn 2 P 2 S 6 films at low frequencies with volume excitation is 5.5-5.7 * 10 -7 V / Pa.

Полученные пьезоэлектрические характеристики свидетельствуют о возможности использования синтезированного продукта для напыления пленок, не уступающих по своим свойствам пленкам, полученным из Sn2P2S6, синтезированного в вакуумных ампулах из простых веществ (Рогач Е.Д., Проценко Н.П., Савченко Э.А., Санджиев Д.Н., Крыштоп В.Т. // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1987. Т.51. №12. С.2269 [13]).The obtained piezoelectric characteristics indicate the possibility of using the synthesized product for spraying films that are not inferior in properties to the films obtained from Sn 2 P 2 S 6 synthesized in vacuum ampoules from simple substances (Rogach E.D., Protsenko N.P., Savchenko E.A., Sandzhiev D.N., Kryshtop V.T. // Proceedings of the Academy of Sciences of the USSR, Ser.Phys.

Источники информацииInformation sources

1. Берча Д.М., Ворошилов Ю.В., Сливка В.Ю., Туряница И.Д. Сложные халькогениды и халькогалогениды (получение и свойства). Киев: Вища школа, 1983. С.180.1. Birch D.M., Voroshilov Yu.V., Cream V.Yu., Turyanitsa I.D. Complex chalcogenides and chalcogen halides (production and properties). Kiev: Vishcha school, 1983. P.180.

2. Герзанич Е.И., Фридкин В.М. Сегнетоэлектрики типа AVBVICVII. М.: Наука, 1982. С.357.2. Gerzanich E.I., Fridkin V.M. Ferroelectrics type A V B VI C VII . M .: Nauka, 1982. P.357.

3. Беляев Л.М., Греков А.А., Закс П.Л., Татаренко Л.Н. // Акустический журнал. 1977. Т.23. №5. С.810.3. Belyaev L. M., Grekov A. A., Sachs P. L., Tatarenko L. N. // Acoustic journal. 1977.V.23. No. 5. S.810.

4. Мерц В.И., Нитше Р. // Изв. АН СССР. Сер. Физ. 1964. Т.28, №4. С.681.4. Merz V.I., Nietzsche R. // Izv. USSR Academy of Sciences. Ser. Fiz. 1964. V. 28, No. 4. S.681.

5. Высочанский Ю.М., Сливка В.Ю. // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1987. Т.51. №12. С.2156.5. Vysochansky Yu.M., Cream V.Yu. // Izv. USSR Academy of Sciences. Ser. physical 1987.V. 51. No. 12. S.2156.

6. Jandali M.Z., Eulenberger G., Hahn H. // Z. anorg. allgem. Chem. 1980. В.470. №11. S.39.6. Jandali M.Z., Eulenberger G., Hahn H. // Z. anorg. allgem. Chem. 1980. B.470. No. 11. S.39.

7. Рыбина И.H. Автореф. дис … канд. техн. наук. Ростов-на-Дону, 1997. 25 с.7. Rybina I.H. Abstract. dis ... cand. tech. sciences. Rostov-on-Don, 1997.25 p.

8. Wibbelmann С., Brockner W. // Z. Naturforsch. A. 1981. B.36. №8. S.836.8. Wibbelmann C., Brockner W. // Z. Naturforsch. A. 1981. B.36. No. 8. S.836.

9. Rolland Le, Molinie P., Cdombet P. // C.r. Acad. Sci. Ser 2 1990. Vol.310. №9. P.1201.9. Rolland Le, Molinie P., Cdombet P. // C.r. Acad. Sci. Ser 2 1990. Vol. 310. No. 9. P.1201.

10. Carpentier C.D., Nitsche R. // Mater. Res. Bull. 1974. Vol.9. №4. P.401.10. Carpentier C. D., Nitsche R. // Mater. Res. Bull. 1974. Vol. 9. Number 4. P.401.

11. Klingen W., Ott R., Hahn H. // Z. anorg. allgem. Chem. 1973. B.396. №3. S.271.11. Klingen W., Ott R., Hahn H. // Z. anorg. allgem. Chem. 1973. B.396. Number 3. S.271.

12. RU 2089491, 6 МПК C01B 25/00, Способ получения гипотиофосфата олова. - прототип.12. RU 2089491, 6 IPC C01B 25/00, Method for the production of tin hypothiophosphate. - prototype.

13. Рогач Е.Д., Проценко Н.П., Савченко Э.А., Санджиев Д.Н., Крыштоп В.Т. // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1987. Т.51. №12. С.2269.13. Rogach E.D., Protsenko N.P., Savchenko E.A., Sandzhiev D.N., Kryshtop V.T. // Izv. USSR Academy of Sciences. Ser. physical 1987.V. 51. No. 12. S.2269.

Таблица 1Table 1 Сравнительные характеристики органических растворителей, используемых в заявляемом способеComparative characteristics of organic solvents used in the claimed method Общие свойстваGeneral properties этанолethanol ацетонacetone толуолtoluene Молекулярная формулаMolecular formula С2Н5(ОН)C 2 H 5 (OH) С3Н6ОC 3 H 6 O С6Н5-СН3 C 6 H 5 -CH 3 Молярная масса, г/мольMolar mass, g / mol 46,06946,069 58,0858.08 92,1492.14 Внешний видAppearance бесцветная жидкостьcolorless liquid бесцветная жидкость с характерным запахомcolorless odorless liquid бесцветная летучая жидкость с резким запахомpungent colorless volatile liquid Плотность, кг/мл при 20°CDensity, kg / ml at 20 ° C 789,3789.3 789,9789.9 866,94866.94 Растворимость в воде, г/100 млSolubility in water, g / 100 ml полностью растворимcompletely soluble полностью смешивается с водойcompletely miscible with water 0,0530,053 Температура плавленияMelting temperature -114,3°C (158,8 K)-114.3 ° C (158.8 K) -95°C (178 K)-95 ° C (178 K) -95°C (178 K)-95 ° C (178 K) Температура кипенияBoiling temperature 78,4°C (351,6 K)78.4 ° C (351.6 K) 56,1°C (329.1 K)56.1 ° C (329.1 K) 110,6°C (383,6 K)110.6 ° C (383.6 K) рKаpKa 15,915.9 20twenty 3535 Вязкость, сП при 20°CViscosity, cP at 20 ° C 1,21,2 2,952.95 2,952.95 Поверхностное натяжение, ·10-3H/м при 20°CSurface tension, · 10 -3 N / m at 20 ° C 22,3922.39 23,723.7 23,723.7 Дипольный момент, DDipole moment, D 1,691,69 2,842.84 0,370.37

Таблица 2table 2 Растворимость Na2S, P4S8, SnCl2 в этаноле, ацетоне, толуолеSolubility of Na 2 S, P 4 S 8 , SnCl 2 in ethanol, acetone, toluene РастворимостьSolubility Na2SNa 2 S P4S8 P 4 S 8 SnCl2 SnCl 2 моль/лmol / l г/млg / ml моль/лmol / l г/млg / ml моль/лmol / l г/млg / ml спиртalcohol 3,3Е-023.3E-02 2,6Е-032.6E-03 2,1Е-022,1E-02 8,0Е-038,0E-03 2,7Е-012.7E-01 5,16E-025.16E-02 ацетонacetone 3,1Е-023,1E-02 2,4Е-032,4E-03 1,4Е-021,4E-02 5,4Е-035,4E-03 2,0Е-012,0E-01 4,0Е-024.0E-02 толуолtoluene 2,6Е-032.6E-03 2,0Е-042,0E-04 5,3Е-045,3E-04 2,0Е-042,0E-04 5,3Е-035,3E-03 1,0Е-031,0E-03

Таблица 3Table 3 Сравнительные значения углов 2θ и интенсивностей Int-f, представленных базой данных ICSD (№039232), и углов 2θ и интенсивностей Int-f РФА гипотиофосфата олова Sn2P2S6, полученного обменным взаимодействием в этаноле с использованием фазы гипотиофосфата натрия Na4P2S6 в момент ее образованияComparative values of 2θ angles and Int-f intensities represented by the ICSD database (No. 039232), and 2θ angles and Int-f intensities of X-ray diffraction analysis of tin hypothiophosphate Sn 2 P 2 S 6 obtained by the exchange interaction in ethanol using the sodium hypothiophosphate phase Na 4 P 2 S 6 at the time of its formation ICSD №039232ICSD No. 039232 экспериментexperiment ICSD №039232ICSD No. 039232 экспериментexperiment Int-fInt-f Int-fInt-f Int-fInt-f Int-fInt-f 15,115.1 178178 15,515,5 112112 33,433,4 221221 33,533.5 154154 16,416,4 232232 16,616.6 124124 33,833.8 616616 33,933.9 412412 16,716.7 3838 16,816.8 15fifteen 34,234.2 360360 34,734.7 325,4325,4 18,118.1 247247 18eighteen 124124 35,335.3 9999 35,235,2 5656 18,918.9 462462 18,718.7 289289 35,935.9 168168 35,935.9 68,568.5 20,320.3 440440 20,320.3 311,1311.1 36,536.5 30thirty 36,636.6 17,917.9 20,520.5 770770 20,520.5 328,2328,2 37,437,4 321321 37,337.3 212212 22,322.3 6363 21,821.8 2323 37,737.7 457457 37,837.8 300300 22,722.7 347347 3838 238238 3838 100one hundred 23,723.7 1919 23,523.5 2424 38,438,4 294294 38,138.1 196196 25,625.6 999999 25,525.5 999999 38,638.6 364364 38,538.5 324324 26,126.1 193193 26,326.3 159,8159.8 39,839.8 5757 39,739.7 3838 26,526.5 247247 26,726.7 190190 39,939.9 117117 39,939.9 5656 27,427.4 342342 27,327.3 228228 40,240,2 2222 40,140.1 14fourteen 27,527.5 256256 27,527.5 196196 40,340.3 2424 40,340.3 1010 2929th 7373 28,728.7 4848 41,441,4 2121 41,341.3 14fourteen 29,229.2 6565 29,229.2 28,528.5 42,242,2 15fifteen 42,342.3 1010 30,530.5 196196 30,230,2 130130 42,442,4 8484 42,542.5 5353 3131 20twenty 3131 1010 42,642.6 5656 42,842.8 2525 31,231,2 169169 31,231,2 15fifteen 4343 4747 4343 15fifteen 31,631.6 323323 31,531.5 221221 43,243,2 114114 43,243,2 8787 3232 14fourteen 32,132.1 23,923.9 43,443,4 175175 43,443,4 115115 33,133.1 292292 33,133.1 123123

Таблица 4Table 4 Сравнительные электрофизические характеристики тонких (h~2-10мкм) пленок гипотиофосфата олова, синтезированного по способу-прототипу и заявляемому способуComparative electrophysical characteristics of thin (h ~ 2-10 μm) films of tin hypothiophosphate synthesized by the prototype method and the claimed method Электрофизические характеристикиElectrophysical characteristics Пьезоэлектрические пленки гипотиофосфата олова, синтезированногоPiezoelectric films of tin hypothiophosphate synthesized способом-прототипомprototype method заявляемым способомthe claimed method εт330 ε t 33 / ε 0 360-400360-400 350-400350-400 γ*10-7 В/Паγ * 10 -7 V / Pa 5,6-6,05.6-6.0 5,5-5,75.5-5.7

Claims (5)

1. Способ получения гипотиофосфата олова, заключающийся в синтезе целевого продукта из системы исходных компонентов, включающих соединения олова (II) и сульфиды фосфора, взятых в стехиометрических соотношениях, и измельчении синтезированного продукта, отличающийся тем, что в систему исходных компонентов введен сульфид натрия, а в качестве соединения олова (II) использован хлорид олова SnCl2, каждый исходный компонент растворяют в органическом растворителе до получения насыщенного раствора с последующей обработкой ультразвуком, смешивают полученные растворы, отстаивают до появления коричневого осадка гипотиофосфата олова, удаляют растворитель и осадок промывают на фильтре органическим растворителем до отрицательной реакции на хлорид-ион, и полученный целевой продукт высушивают.1. The method of producing tin hypothiophosphate, which consists in the synthesis of the target product from a system of starting components, including tin (II) compounds and phosphorus sulfides, taken in stoichiometric ratios, and grinding the synthesized product, characterized in that sodium sulfide is introduced into the system of starting components, and as tin compounds (II) used tin chloride SnCl 2, each of the source component is dissolved in an organic solvent to obtain a saturated solution, followed by sonication are mixed Acquiring solutions, settled until the brown precipitate of tin gipotiofosfata, the solvent was removed and the precipitate was washed on the filter with an organic solvent until a negative reaction for chloride ions, and the resulting title product is dried. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют этанол.2. The method according to claim 1, characterized in that ethanol is used as an organic solvent. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют ацетон.3. The method according to claim 1, characterized in that acetone is used as an organic solvent. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют толуол.4. The method according to claim 1, characterized in that toluene is used as an organic solvent. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворы исходных компонентов обрабатывают ультразвуком мощностью 60-240 Вт в течение 20 мин при температуре ниже температуры кипения растворителя. 5. The method according to claim 1, characterized in that the solutions of the starting components are treated with ultrasound with a power of 60-240 W for 20 minutes at a temperature below the boiling point of the solvent.
RU2010148976/05A 2010-11-30 2010-11-30 Method of producing tin hypothiophosphate RU2455235C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010148976/05A RU2455235C1 (en) 2010-11-30 2010-11-30 Method of producing tin hypothiophosphate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010148976/05A RU2455235C1 (en) 2010-11-30 2010-11-30 Method of producing tin hypothiophosphate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2455235C1 true RU2455235C1 (en) 2012-07-10

Family

ID=46848495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010148976/05A RU2455235C1 (en) 2010-11-30 2010-11-30 Method of producing tin hypothiophosphate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2455235C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113245034A (en) * 2021-06-21 2021-08-13 辽阳瑞兴化工有限公司 Production system of phosphorus pentasulfide product as surface agent

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4267157A (en) * 1979-11-14 1981-05-12 Exxon Research And Engineering Company Process of preparing metal phosphorus trisulfides
RU2089491C1 (en) * 1990-03-19 1997-09-10 Ростовский государственный университет Method of producing tin hypothiophosphate or indium ortho-thiophosphate
RU2089492C1 (en) * 1990-03-19 1997-09-10 Ростовский государственный университет Method of synthesis of tin hypothiophosphate or indium ortho-thiophosphate
RU2090508C1 (en) * 1994-12-02 1997-09-20 Ростовский государственный университет METHOD OF SYNTHESIS OF TIN (II) HYPOTHIODIPHOSPHATE Sn2P2S6,

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4267157A (en) * 1979-11-14 1981-05-12 Exxon Research And Engineering Company Process of preparing metal phosphorus trisulfides
RU2089491C1 (en) * 1990-03-19 1997-09-10 Ростовский государственный университет Method of producing tin hypothiophosphate or indium ortho-thiophosphate
RU2089492C1 (en) * 1990-03-19 1997-09-10 Ростовский государственный университет Method of synthesis of tin hypothiophosphate or indium ortho-thiophosphate
RU2090508C1 (en) * 1994-12-02 1997-09-20 Ростовский государственный университет METHOD OF SYNTHESIS OF TIN (II) HYPOTHIODIPHOSPHATE Sn2P2S6,

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CARPENTIER C.D., NITSCHE R., Vapour growth and crystal data of the thio(seleno)-hypodiphosphates Sn 2 P 2 S 6 , Sn 2 P 2 Se 6 , Pb 2 P 2 S 6 , *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113245034A (en) * 2021-06-21 2021-08-13 辽阳瑞兴化工有限公司 Production system of phosphorus pentasulfide product as surface agent

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kajbafvala et al. Nanostructure sword-like ZnO wires: rapid synthesis and characterization through a microwave-assisted route
US9196482B2 (en) Solution-based synthesis of CsSnI3
US8580989B2 (en) Process for the preparation of indium chlordialkoxides
Pinto et al. Controlling Cu 2 ZnSnS 4 (CZTS) phase in microwave solvothermal synthesis
Shutov et al. Synthesis of zinc oxide powders in plasma–solution systems
RU2455235C1 (en) Method of producing tin hypothiophosphate
Westin et al. Synthesis and properties of erbium isopropoxides: Structural characterization of Er5O (OPri) 13
Denisenko et al. Crystal and electronic structure, thermochemical and photophysical properties of europium-silver sulfate monohydrate AgEu (SO4) 2· H2O
CN113186590B (en) Preparation method of centimeter-level molybdenum trioxide single crystal
Vakalopoulou et al. Synthesis and characterization of zinc di (O-2, 2-dimethylpentan-3-yl dithiocarbonates) bearing pyridine or tetramethylethylenediamine coligands and investigation of their thermal conversion mechanisms towards nanocrystalline zinc sulfide
Tang et al. Assembly and spontaneous resolution of the chiral inorganic polyoxometalates-based frameworks via helical chains association
Singh et al. Synthesis, crystal growth and physicochemical studies on a novel organic inter-molecular compound; 3, 5-dinitrobenzoic acid and salicylamide system
Nørby et al. Expanding the structural versatility of thiostannate (iv) complexes
Suresh Kumar et al. Growth and characterization of pure and lithium doped strontium tartrate tetrahydrate crystals by solution-gel technique
US20070179296A1 (en) Process for manufacturing picolinate borinic esters
Deng et al. Synthesis of magnesium titanate nanocrystallites from a cheap and water-soluble single source precursor
WO2017188442A1 (en) Method for manufacturing graphene
NicDaéid et al. Influence of precursor solvent extraction on stable isotope signatures of methylamphetamine prepared from over-the-counter medicines using the Moscow and Hypophosphorous routes
RU2656103C2 (en) Process for preparing indium alkoxide compounds, indium alkoxide compounds prepared by process and use thereof
WO2014152764A1 (en) Ultrastable silver nanoparticles
JP2015137214A (en) Method for producing alkali metal iodide or alkaline earth metal iodide
WO2019127994A1 (en) Sacubitril sodium salt, eutectic of sacubitril free acid and acetic acid, crystal form thereof, method for preparing crystal form, and use thereof
JP2018509466A (en) Crystal form of AHU377, production method and use thereof
Chistyakov et al. Synthesis and structure of hexa-p-acetamidophenoxycyclotriphosphazene.
JP4326005B2 (en) Tertiary amylimide tris (dimethylamide) niobium, a method for producing the same, a raw material solution for ALD using the same, and a method for forming a niobium nitride film or a niobium oxide film using the same.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171201