СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОМОРФНЫХ КУПРАТОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И БАРИЯ
(51) 6 C01F17/00, C01F11/00, C01G3/00
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 15.01.2008 - прекратил действие
(21) Заявка: 5021219/26
(22) Дата подачи заявки: 1991.07.22
(45) Опубликовано: 1997.01.10
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Итоги науки и техники. Серия "Химия твердого тела", т.6. - М.: ВИНИТИ, 1988, с.36 - 37. 2. Poeppel R.B. et al. Fabrication of Y Ba2Cu3O7 - YBaCu3O7- superconducting ceramics chemistry of high-temperature superconducting ceramics // Chemistry of high temperature superconducting, ACS Symp., 1987, N 351, p. 261-266. 3. Khan H.R., Kuentsler R. Low temperature specific heat and superconductivity related microstructure and magnetizm of orthorhombic and tetragonal phases Y(1-x)HoxBa2Cu3O 7- (x = 0; 0,5 and 1) // Physica C., 166,1990, Horth Holand, N 3/4, vol. 4425, p. 266-276.
(71) Заявитель(и): Самарский государственный технический университет
(72) Автор(ы): Гаркушин И.К.; Космынин А.С.; Трунин А.С.; Штер Г.Е.; Фотиев А.А.; Балашов В.Л.; Слободин Б.В.
(73) Патентообладатель(и): Самарский государственный технический университет
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОМОРФНЫХ КУПРАТОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И БАРИЯ
Использование: неорганическая химия, получение высокотемпературных сверхпроводников. Сущность способа: прокаливают купраты бария и редкоземельных элементов. Температура прокалки 930-935oC. Время 10-15 мин. Получают изоморфные купраты редкоземельных элементов и бария. Тетрагональную фазу получают закалкой, а ромбическую - отжигом в среде кислорода. В качестве исходных соединений можно использовать купрат бария и изоморфные смеси купратов редкоземельных элементов. 2 з.п. ф-лы.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к разработке способов получения соединений на основе смешанных купратов редкоземельных элементов и бария, которые применяются для получения сверхпроводящих соединений.
Известен способ получения купратов редкоземельных элементов из смеси BaCO3, Y2O3 и CuO. Однако по приведенному способу процесс идет более 24 час: на первой стадии смесь прокаливают при 850oC c последующим измельчением и выдержкой в течение 2 час при 950oC [1]
Также известен способ получения купратов редкоземельных элементов и бария из карбоната бария, оксида иттрия и оксида меди быстрым нагреванием до 950oC, выдержкой при 950oC в течение 2-6 час, охлаждением, измельчением реакционной смеси и повторением этой операции трижды [2] Однако данный способ позволяет получить только индивидуальные соединения YBa2Cu3O7-б.
Наиболее близким к предложенному является способ получения изоморфных купратов редкоземельных элементов и бария [3]
Задача изобретения улучшение качества, сокращение времени синтеза.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем прокаливание оксида меди (2), кислородсодержащих соединений бария и редкоземельного элемента, в качестве соединений бария и меди, редкоземельного элемента и меди взяты их купраты с дополнительным введением купрата второго (или двух) редкоземельного элемента в соотношении хR2'Cu2O5:(1-x)R2''Cu2O5:
4BaCuO2 (0<x<1), xR2'Cu2O5:yR2''Cu2O5: (1-x-y)R2'''Cu2O5:4BaCuO2(1>x+y>0) или в качестве соединений бария и меди взят купрат бария, а в качестве второго купрата взята изоморфная смесь Rx'R2(1-x)''Cu2O5, Rx'Ry''R2(1-x-y)'''Cu2O5 (R', R'', R''' - элементы подгруппы иттрия), прокаливание смесей ведут в течение 10-15 мин при 920-930oC с последующей закалкой продуктов или получением сверхпроводящей фазы известными приемами насыщением кислорода при понижении температуры.
Предлагаемый способ реализован следующим образом. Синтезированные по керамической технологии купраты бария и редкоземельных элементов (или изоморфные смеси Rx'R2(1-x)''Cu2O5 (Rx'Ry''R2(1-x-y)'''Cu2O5) измельчались и перемешивались в агатовой ступке с добавлением для улучшения гомогенизации ацетона, смесь переносилась в платиновый (алундовый) тигель и уплотнялась (или помещалась в тигель таблетированная смесь). Тигель помещался в печь нагрева шахтного типа.
Примеры конкретного исполнения.
Прокаливают смеси исходных соединений, синтезированных по керамической технологии (точность поддержания температуры 2,5oC).
1. 0,3656 г Y2Cu2O5+0,0266 г Dy2Cu2O5+0,9315 г BaCuO2. Температура 935oC, время 10 мин.
2. 0,5774 г Y2Cu2O5+0,2260 г Dy2Cu2O5+1,8630 г ВaCuO2. Температура 930oC, время 15 мин.
3. 0,3849 г Y2Cu2O5+0,5321 г Dy2Cu2O5+1,8630 г BaCuO2. Температура 935oC, время 12,5 мин.
4. 0,1925 г Y2Cu2O5+0,7981 г Dy2Cu2O5+1,8630 г BaCuO2. Температура 930oC, время 15 мин.
5. 0,0192 г Y2Cu2O5+0,5055 г Dy2Cu2O5+0,9315 г BaCuO2. Температура 935oC, время 12,5 мин.
6. 0,3931 г Y1,9Dy0,1Cu2O5+0,9315 г BaCuO2. Температура 935oC, время 10 мин.
7. 0,4225 г Y1,5Dy0,5Cu2O5+0,9315 г BaCuO2. Температура 935oC, время 12,5 мин.
8. 0,4585 г YDyCu2O5+0,9315 г BaCUO2. Температура - 930oC, время 15 мин.
9. 0,4961 г Y0,5Dy1,5Cu2O5+0,9315 г BaCuO2. Температура 930oC, время 12,5 мин.
10. 0,5255 г Y0,1Dy1,9Cu2O5+0,9315 г BaCuO2. Температура 935oC, время 10 мин.
11. 0,1934 г Y2Cu2O5+0,2766 г Yb2Cu2O5+0,5320 г Dy2Cu2O5+1,8630 г BaCuO2. Температура 935oC, время 10 мин.
12. 0,1934 г Y2Cu2O5+0,1383 г Yb2Cu2O5+0,1330 г Dy2Cu2)5+0,1383 г BaCuO2. Температура 935oC, время 12,5 мин.
13. 0,3849 г Y2Cu2O5+0,5532 г Yb2Cu2O5+0,5321 г Dy2Cu2O5+2,8055 г BaCuO2. Температура 930oC, время 15 мин.
14. 0,0962 г Y2Cu2O5+0,2766 г Yb2Cu2O5+0,1330 г Dy2Cu2O5+0,9315 г BaCuO2. Температура 935oC, время 10 мин.
15. 0,5005 г Y0,5Yb0,5DyCu2O5+0,9315 г BaVuO2. Температура 935oC, время 10 мин.
16. 0,4458 г YYb0,5Dy0,5Cu2O5+0,9315 г BaCuO2. Температура 930oC, время 12,5 мин.
17. 0,8522 г Y0,666Yb0,666Dy0,668Cu2O5+0,9315 г BaCuO2. Температура 930oC, время 15 мин.
18. 0,5058 г Y0,5YbDy0,5Cu2O5+0,9315 г BaCuO2. Температура 935oC, время 10 мин.
В реакциях 1-10 получены YxDy1-xBa2Cu3O7-б (1>x>0), в реакциях 11-18 YxYbDy1-x-yBa2Cu3O7-б (1>x+y>0). При х=0 и х+у=0 получаются индивидуальные соединения RBa2Cu3O7-б (R-Tm, Tb, Dy, Y, Ho, Er, Yb, Lu).
Аналогично получаются изоморфные смеси с другими двойными и тройными сочетаниями перечисленных выше редкоземельных элементов. Рентгенофазовый анализ изоморфных смесей (тетрагональная структура) проводился после их образования и закалки во льду. Сверхпроводящие фазы (орторомбические) получаются известными методами отжигом в среде кислорода.
Увеличение времени синтеза более 15 мин способствует образованию "зеленой фазы" YxDy2-xBaCuO5 (Rx'Ry''T2-x-y'''BaCuO5 и снижает количество изоморфной смеси Rx'R1-x''Ba2Cu3O7-б (Rx'Ry''R1-x-y'''Ba2Cu3O7-б- ). Также влияние оказывает и повышение температуры.
При снижении времени синтеза менее 10 мин в продуктах реакции обнаружены исходные компоненты. Снижение температуры, приведенной в примерах, способствует медленному образованию изоморфных смесей, и реакции практически не доходят до конца.
Сравнительный анализ заявляемого и известного способов показывает, что заявляемый способ имеет существенные преимущества: получаются соединения Rx'R1-x''Ba2Cu3O7-б, (Rx'Ry''R1-x-y''Ba2Cu3O7-б, где R', R'', R''' редкоземельные элементы Y, Tb, Du, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), время синтеза составляет 10-15 мин, снижение температуры синтеза на 10-20oC. Орторомбические фазы изоморфных смесей купратов редкоземельных элементов и бария получаются известными приемами путем насыщения кислородом с понижением температуры.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения изоморфных купратов редкоземельных элементов и бария, включающий прокаливание смесей соединений меди, бария и редкоземельных элементов с последующим получением различных структурных фаз, отличающийся тем, что в качестве исходных соединений используют купраты бария и редкоземельных элементов в массовом соотношении:
или
где R', R'', R''' Tm,Tb,Dy,Y,Ho,Er,Yb,Lu,
и процесс ведут при 930 935oС в течение 10 15 мин.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что получение тетрагональной фазы осуществляют закалкой, а ромбической фазы отжигом в среде кислорода.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве исходных соединений используют купрат бария и изоморфные смеси купратов редкоземельных элементов:
или
Независимый научно технический портал
На главную страницу раздела
