[go: up one dir, main page]

RU2816665C1 - Способ получения порошкового однофазного вольфрамсодержащего гидроксиапатита методом химического соосаждения - Google Patents

Способ получения порошкового однофазного вольфрамсодержащего гидроксиапатита методом химического соосаждения Download PDF

Info

Publication number
RU2816665C1
RU2816665C1 RU2023112018A RU2023112018A RU2816665C1 RU 2816665 C1 RU2816665 C1 RU 2816665C1 RU 2023112018 A RU2023112018 A RU 2023112018A RU 2023112018 A RU2023112018 A RU 2023112018A RU 2816665 C1 RU2816665 C1 RU 2816665C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
ammonium
tungsten
containing hydroxyapatite
phase
Prior art date
Application number
RU2023112018A
Other languages
English (en)
Inventor
Ольга Станиславовна Антонова
Маргарита Александровна Гольдберг
Надежда Олеговна Донская
Юлия Борисовна Тютькова
Сергей Миронович Баринов
Владимир Сергеевич Комлев
Александр Сергеевич Фомин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН)
Application granted granted Critical
Publication of RU2816665C1 publication Critical patent/RU2816665C1/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение может быть использовано при получении порошков вольфрамсодержащего гидроксиапатита, применяемых в качестве катализаторов или подложек для катализаторов. Для получения однофазных порошков вольфрамсодержащего гидроксиапатита методом химического соосаждения 4-водный нитрат кальция и гидрофосфат аммония растворяют в воде с получением растворов с концентрациями от 1 до 5 М. Паравольфрамат аммония растворяют в воде в объеме, равном объему раствора гидрофосфата аммония, и получают раствор с концентрацией до 0,2 М. Раствор нитрата кальция перемешивают с помощью перемешивающего устройства со скоростью 300-600 об/мин, доводят рН раствора до значений 9-11 раствором аммония водного. При этом одновременно покапельно вводят растворы гидрофосфата аммония и паравольфрамата аммония с поддержанием рН раствора на постоянном уровне в диапазоне 9-11. Полученный осадок подвергают старению в маточном растворе при постоянной температуре 37°С в течение 21 суток. Затем полученную суспензию фильтруют и сушат при 60°С в течение 12 ч. Изобретение позволяет получать порошок однофазного вольфрамсодержащего гидроксиапатита с содержанием вольфрама до 4 мол. % без использования дорогостоящего оборудования. 1 ил., 1 табл., 2 пр.

Description

Настоящее изобретение относится к способу получения порошков вольфрам-содержащего гидроксиапатита, предназначенных для применения в катализе в качестве катализатора для окислительных реакций, в том числе очистке нефти от органических серосодержащих субстратов и конверсии спиртов. В настоящее время порошковые гидроксиапатитовые (ГА) материалы являются перспективными в качестве катализаторов и подложек для катализаторов химических реакций, материалов для очистки сточных вод и почвы, носителей лекарственных средств. Повысить каталитические свойства ГА материалов можно через введение в его структуру соединений вольфрама.
В работе [Dhal J. et al. Understanding bioactivity and polarizability of hydroxyapatite doped with tungsten // Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials. - 2012. - T. 100. - №.7. - C. 1836-1845.] для легирования ГА вольфрамом был предложен гетерофазный метод с элементами механо-химической активации. Для этого коммерческий порошок ГА смешивают с коммерческим оксидом вольфрама (WO3) (до 0,5 масс. %) и смешивают в шаровой мельнице в среде этилового спирта при скорости 70 об/мин в течение 24 часов. Затем полученные порошки сушат при 80°С в течение 72 часов. В результате полученные ГА материалы, в которых присутствует вольфрам, содержат 2 фазы: основная - β-трикальцийфосфат и фаза ГА. Пиков, принадлежащих соединениям вольфрама, обнаружено не было. К сожалению, авторы не исследовали в какой из полученных фаз присутствует вольфрам. В работе [Cordova A. et al. Direct synthesis of methyl mercaptan from H2/CO/H2S using tungsten based supported catalysts: Investigation of the active phase // Catalysis Today. - 2017. - T. 292. - C. 143-153.] для допирования ГА соединением вольфрама был использован метод пропитки. Предварительно ГА получали методом химического соосаждения прикапыванием раствора дигидрата фосфата аммония к раствору нитрата кальция при постоянном перемешивании и поддержании постоянных значений температуры (80°С) и рН (10). Затем полученный осадок фильтровали, промывали горячей водой, сушили при 80°С в течение ночи и прокаливали при 400°С в течение 2 часов. Полученный таким образом порошок ГА подвергали пропитке раствором коммерческого K2WO4 (0,515 г/мл), выдерживали в паровой атмосфере в течение 2 ч и сушили в течение ночи при 80°С. В результате был получен порошок, содержащий 2 фазы: гидроксиапатит и K2WO4. Авторы не приводят количественные данные по фазовому составу полученного материала, а также невозможно оценить, какое количество допанта вошло в итоге в порошок ГА. Недостатком предложенных методов является невозможность получения однофазного вольфрам-содержащего ГА материала.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому эффекту является способ синтеза вольфрам-содержащего ГА пропиткой предварительно синтезированного методом химического соосаждения порошка ГА в растворе пероксовольфрамовой кислоты или (ЧАС)2W2O11 в дихлорметане [Crosman, A., Gelbard, G., Poncelet, G., & Parvulescu, V. I. (2004). Epoxidation of cyclohexene and indene with hydrogen peroxide in the presence of WO5 onto hydroxyapatite as catalyst. Applied Catalysis A: General, 264(1), 23-32]. Согласно представленным результатам рентгенофазового анализа (РФА) наблюдается рефлекс, принадлежащий оксиду вольфрама IV. Осаждение вольфрама на ГА достигается за счет пропитки порошка ГА растворами соединений вольфрама (пероксовольфрамовой кислоты или (ЧАС)2W2O11). Методика синтеза заключается в следующем: ГА предварительно получали методом соосаждения из водных растворов ацетата кальция и гидрофосфата аммония в присутствии аммиака (контроль рН). Синтез проходил при нагревании до кипячения раствора и суспензии, для предотвращения уменьшения объема в процессе кипения использовали обратный холодильник. Затем полученный осадок фильтровали, сушили при 70°С и прокаливали при 400°С. На поверхность синтезированного порошка ГА вольфрам осаждали из вольфрамат-содержащих растворов (0,1 н пероксовольфрамовой кислоты или раствора (ЧАС)2W2O11 в дихлорметане) при перемешивании при температурах 25-120°С и последующими фильтрованием и сушкой при 40-100°С. Недостатками этого метода являются невозможность получения однофазного продукта, а также двухстадийность - предварительный синтез порошкового ГА и последующее осаждение вольфрама.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание эффективного и сравнительно простого в осуществлении, без использования дорогостоящих оборудования, способа получения однофазного порошкового вольфрам-содержащего ГА.
Технический результат способа заключается в получении однофазного порошка ГА с содержанием вольфрама до 4 мол. %.
Указанный технический результат достигается за счет последовательного проведения следующих этапов синтеза ГА: приготовление водных растворов 4-хводного нитрата кальция, гидрофосфата аммония с концентрациями от 1 до 5 М и раствора паравольфрамата аммония с объемом, равным объему раствора гидрофосфата аммония и концентрацией до 0,2 М; перемешивание раствора нитрата кальция с помощью перемешивающего устройства со скоростью 300-600 об/мин; доведение рН раствора 4-хводного нитрата кальция до значений рН в диапазоне 9-11 с применением водного раствора аммония; одновременное покапельное введение растворов гидрофосфата аммония и паравольфрамата аммония в перемешивающийся раствор нитрата кальция с поддержанием значений рН на постоянном уровне в диапазоне 9-11; старение полученного осадка в маточном растворе при постоянной температуре 37°С в течение 21 суток; фильтрование и последующая сушка осадка при 60°С. Полученные порошки характеризуются однофазной структурой ГА с содержанием вольфрама от 0 до 4 мол. %.
Пример 1. Порошок получали методом химического соосаждения из водных растворов 4-хводного нитрата кальция, гидрофосфата аммония с концентрациями 5 М и паравольфрамата аммония с концентрацией 0,2 М (объем раствора равен объему раствора гидрофосфата аммония). Раствор Са(NO3)2*4Н2О с помощью водного раствора аммония доводили до рН 10. При постоянном перемешивании со скоростью 400 об/мин в раствор Ca(NO3)2*4H2O одновременно покапельно добавляли растворы (NH4)2HPO4 и (NH4)10H2W12O42*4H2O. Уровень рН 9-11 контролировали водным раствором аммония. Затем осадок в маточном растворе подвергали старению при постоянной температуре 37°С в течение 21 суток. Полученную суспензию фильтровали и сушили при 60°С в течение 12 часов. Полученный порошок характеризовался однофазным вольфрам-содержащим ГА с содержанием вольфрама 4 мол. %.
Пример 2. Порошок получали методом химического соосаждения из водных растворов 4-хводного нитрата кальция, гидрофосфата аммония с концентрациями 2 М и паравольфрамата аммония с концентрацией 2 М. Раствор гидрофосфата аммония объединили с раствором паравольфрамата аммония. В смеси растворов происходит выпадение нерастворимого осадка. Дальнейшее проведение синтеза невозможно в связи с образованием суспензии в осаждающей смеси растворов.
Сущность изобретения заключается в растворении 4-хводного нитрата кальция, гидрофосфата аммония с концентрациями от 1 до 5 М и раствора паравольфрамата аммония с объемом, равным объему раствора гидрофосфата аммония (концентрация до 0,2 М), раствор нитрата кальция перемешивают с помощью перемешивающего устройства со скоростью 300-600 об/мин, доводят рН раствора до значений в диапазоне 9-11, одновременно покапельно добавляют растворы гидрофосфата аммония и паравольфрамата аммония с поддержанием рН на постоянном уровне, подвергают процедуре старения полученного осадка в маточном растворе при постоянной температуре 37°С в течение 21 суток, фильтруют и сушат при 60°С в течение 12 часов. Таким образом, за счет одновременного и параллельного введения в реакционную смесь растворов, содержащих фосфат- и вольфрамат-анионы, с последующим старением в маточной растворе, происходит формирование однофазного вольфрам-содержащего ГА порошкового материала.
Таким образом, были получены однофазные вольфрам-содержащие ГА порошковые материалы и определены их свойства в сравнении с прототипом. Полученные в результате синтезов, условия которых находятся в пределах заявленных, порошки и их технологические характеристики представлены в таблице 1, где образцы 1 и 2 - это примеры 1 и 2, соответственно, образец 5 - прототип. Дифрактограмма (рис. 1) демонстрирует, что порошки ГА, содержащие до 4 мол. %, вольфрама состоят из одной фазы - ГА, где индексами обозначена фаза ГА - ICDD 09-0432, квадратными метками - □ - CaWO4, ICDD 007-0210.

Claims (1)

  1. Способ получения однофазных порошков вольфрамсодержащего гидроксиапатита методом химического соосаждения, отличающийся тем, что 4-водный нитрат кальция и гидрофосфат аммония растворяют в воде с концентрациями от 1 до 5 М, а паравольфрамат аммония – в объеме, равном объему раствора гидрофосфата аммония, и концентрацией до 0,2 М, раствор нитрата кальция перемешивают с помощью перемешивающего устройства со скоростью 300-600 об/мин, доводят рН раствора до значений 9-11 раствором аммония водного, одновременно покапельно вводят растворы гидрофосфата аммония и паравольфрамата аммония с поддержанием рН раствора на постоянном уровне в диапазоне 9-11, подвергают процедуре старения полученный осадок в маточном растворе при постоянной температуре 37°С в течение 21 суток, фильтруют и сушат при 60°С в течение 12 ч.
RU2023112018A 2023-05-11 Способ получения порошкового однофазного вольфрамсодержащего гидроксиапатита методом химического соосаждения RU2816665C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2816665C1 true RU2816665C1 (ru) 2024-04-02

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000327315A (ja) * 1999-05-21 2000-11-28 Fujitsu Ltd 金属修飾アパタイト及びその製造方法
WO2005110598A1 (ja) * 2004-05-13 2005-11-24 Fujitsu Limited アパタイトとその製造方法、並びにアパタイト基材
RU2475461C2 (ru) * 2011-06-21 2013-02-20 Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН Способ получения пористой керамики из гидроксиапатита, обладающей антимикробной активностью
WO2019162943A1 (en) * 2018-02-22 2019-08-29 Yeda Research And Development Co. Ltd. Hydroxyapatite based composition and film thereof comprising inorganic fullerene-like nanoparticles or inorganic nanotubes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000327315A (ja) * 1999-05-21 2000-11-28 Fujitsu Ltd 金属修飾アパタイト及びその製造方法
WO2005110598A1 (ja) * 2004-05-13 2005-11-24 Fujitsu Limited アパタイトとその製造方法、並びにアパタイト基材
RU2475461C2 (ru) * 2011-06-21 2013-02-20 Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН Способ получения пористой керамики из гидроксиапатита, обладающей антимикробной активностью
WO2019162943A1 (en) * 2018-02-22 2019-08-29 Yeda Research And Development Co. Ltd. Hydroxyapatite based composition and film thereof comprising inorganic fullerene-like nanoparticles or inorganic nanotubes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CROSMAN A. et al. Epoxidation of cyclohexene and indene with hydrogen peroxide in the presence of WO5 onto hydroxyapatite as catalyst, Applied Catalysis A: General, 2004, v. 264(1), pp. 23-32. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5689903B2 (ja) 多孔性有機−無機ハイブリッド体の製造方法
Hutchings Vanadium phosphate: a new look at the active components of catalysts for the oxidation of butane to maleic anhydride
CN101347739A (zh) 一种固体酸催化剂及其用于尿囊素合成的反应工艺
DE10392447T5 (de) Ceroxid-basierte Mischmetall-Oxidstruktur, einschließlich des Herstellungsverfarhrens und der Verwendung
JP5434162B2 (ja) プロピレンオキサイドの製造方法
Cattaneo et al. Water based scale-up of CPO-27 synthesis for nitric oxide delivery
JP2004504136A (ja) 合成用原料ガスから炭化水素の製造
Wu et al. Enhancing catalytic performance of phosphorus-modified ceria supported VPO catalysts for n-butane oxidation
Sadakane et al. Structural characterization of mono-ruthenium substituted Keggin-type silicotungstates
EP3848342A1 (en) Method for producing oxide using ?-manganese dioxide
RU2816665C1 (ru) Способ получения порошкового однофазного вольфрамсодержащего гидроксиапатита методом химического соосаждения
CN114029077B (zh) 一种催化氧化多元醇制备羟基酸的催化剂及其方法
KR100587248B1 (ko) 벤젠디올의 수소화탈산소화에 의한 페놀의 제조 방법
SU1253422A3 (ru) Способ приготовлени катализатора дл окислени пропилена в акролеин
Devanathan et al. Green synthesis of silver nanoparticles using sustainable bio-fertilizer (Panchakavyam) for the selective oxidation of propylene glycol and veratryl alcohol
EP0543019B1 (en) Process for preparing catalyst for producing methacrylic acid
KR101208586B1 (ko) 1,3-pdo 제조용 고체산 촉매 및 이의 제조방법
WO2009071862A2 (fr) Poudre de particules nanometriques purifiee
RU2656849C1 (ru) Катализатор для окислительной конверсии этана в этилен и способ его получения
Ma et al. Synthesis of nano-crystal PVMo2W9@[Cu6O (TZI) 3 (H2O) 6] 4⋅ nH2O for catalytically biodiesel preparation
Dubiel et al. Influence of titanium species type in siliceous beta zeolites on their catalytic activity in the process of selective diphenyl sulphide oxidation with hydrogen peroxide
JP2011173114A (ja) メタクリル酸製造用触媒およびその製造方法、ならびにメタクリル酸の製造方法
CN106582815A (zh) 钒系氧簇化合物催化剂、制备方法及应用
EP4069419A1 (de) Mittels stickstoff-dotiertem kohlenstoff geträgerter übergangsmetallkatalysator
RU2508938C1 (ru) Фотокатализатор на основе оксида титана и способ его получения