PL221628B1

PL221628B1 - Nowy związek w czteroskładnikowym układzie pierwiastków oraz sposób wytwarzania nowego związku w czteroskładnikowym układzie pierwiastków

Info

Publication number: PL221628B1
Application number: PL400970A
Authority: PL
Inventors: Elżbieta Filipek; Mateusz Piz
Original assignee: Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2016-05-31
Also published as: PL400970A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest nowy związek w czteroskładnikowym układzie pierwiastków oraz sposób wytwarzania nowego związku w czteroskładnikowym układzie pierwiastków. Nowy związek może znaleźć zastosowanie jako komponent czujników gazowych oraz składnik katalizatorów w reakcjach utleniającego odwodorniania lekkich węglowodorów. Nowy związek nie był dotychczas opisany w literaturze przedmiotu.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 179 369 znany jest związek tworzący się w trójskładnikowym układzie tlenków metali przejściowych, gdzie układ trójskładnikowy oznacza układ tlenek chromu (III)-tlenek wanadu (V)-tlenek molibdenu (VI) o sumarycznym wzorze CrVMoO₇. Oznacza to także, że związek CrVMoO₇ tworzy się w czteroskładnikowym układzie pierwiastków Cr-V-Mo-O. W tym dokumencie ujawniony jest także sposób wytwarzania związku o wzorze CrVMoO₇ polegający na tym, że tlenek chromu (III), tlenek wanadu (V) i tlenek molibdenu (VI) miesza się w stosunku molowym 1:1:2, ujednorodnia oraz pastylkuje, po czym otrzymaną, uformowaną w pastylki mieszaninę wygrzewa w temperaturach od 400 do 700°C w ciągu 144 godzin, co najmniej w sześciu dwudziestoczterogodzinnych etapach otrzymując po ostatnim etapie związek o wzorze CrVMoO7.

Z polskiego zgłoszenia patentowego nr P 388 860 znany jest również związek chemiczny trzech metali i tlenu. Związek ten oznacza związek niobu, wanadu, antymonu i tlenu o sumarycznym wzorze Nb₂VSbO₁₀, co także oznacza, że związek ten tworzy się w czteroskładnikowym układzie pierwiastków Nb-V-Sb-O. Z tego dokumentu znane są także co najmniej dwa sposoby wytwarzania związku o wzorze Nb₂VSbO₁₀ wykorzystujące procesy mieszania, ujednorodniania i wygrzewania substratów, przy czym w pierwszym sposobie tlenek niobu (V), tlenek wanadu (V) i tetratlenek diantymonu miesza się w % molowych w proporcjach 50:25:25 i ujednorodnia. Następnie, mieszaninę tlenków wygrzewa się w atmosferze powietrza w temperaturach od 600 do 700°C co najmniej w pięciu etapach, w czasie minimum 120 godzin, otrzymując po ostatnim etapie ogrzewania mieszaniny tlenków związek o wzorze Nb₂VSbO₁₀.

W drugim sposobie wytwarzania ujawnionego w tym dokumencie związku, pentatlenek antym onu (V) i wanadu (V) z tlenkiem niobu (V) miesza się w % molowych w proporcjach 50:50 i ujednorodnia. Następnie, otrzymaną mieszaninę substratów wygrzewa się w atmosferze powietrza lub w atmosferze beztlenowej w temperaturach 600 do 750°C w co najmniej w trzech etapach w czasie minimum 144 godzin, otrzymując po ostatnim etapie ogrzewania mieszaniny SbVO₅ z Nb₂O₅ związek o wzorze Nb2VSbO10.

Nowy związek o sumarycznym wzorze Nb₆VSb₃O₂₅ w czteroskładnikowym układzie pierwiastków, w którym czteroskładnikowy układ oznacza niob-wanad-antymon-tlen.

Sposób wytwarzania nowego związku w czteroskładnikowym układzie pierwiastków, według wynalazku, wykorzystujący procesy mieszania, ujednorodniania, wygrzewania i chłodzenia mieszaniny reagentów charakteryzuje się tym, że tlenek niobu (V), tlenek wanadu (V) i tetratlenek diantymonu lub tlenek antymonu (III) miesza się w % molowych w proporcjach 60:10:30 i ujednorodnia. Następnie, mieszaninę tlenków wygrzewa się w atmosferze powietrza w temperaturach od 600 do 820°C co najmniej w kilku etapach, w czasie minimum 124 godzin.

W pierwszym etapie mieszaninę tlenków wygrzewa się w 600°C, a w każdym następnym etapie temperaturę wygrzewania podnosi się, po czym po każdym etapie mieszaninę ochładza się wolno do temperatury pokojowej, otrzymując po ostatnim etapie wygrzewania w temperaturze 820°C związek o wzorze sumarycznym Nb₆VSb₃O₂₅.

Korzystnie, mieszaninę po ujednorodnieniu pastylkuje się i po każdym etapie wygrzewania rozciera i ponownie pastylkuje.

Korzystnie, w każdym następnym etapie temperaturę wygrzewania podnosi się o 10 do 100°C w stosunku do poprzedniego etapu i po uzyskaniu żądanej temperatury pastylki przetrzymuje się przez 10 do 48 godzin. Proces wytwarzania można prowadzić także w taki sposób, że temperaturę wygrzewania w kolejnych etapach podnosi się lub utrzymuje bez zmiany, to znaczy, że podnosi się ją nie we wszystkich etapach.

Przedmiot wynalazku bliżej określony jest w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d I

Mieszaninę substratów zawierającą 60% molowych Nb2O5, 10% molowych V2O5 i 30% molowych Sb2O4 miesza się, ujednorodnia przez mechaniczne ucieranie i formuje w pastylki. Otrzymane pastylki wygrzewa się w atmosferze powietrza w siedmiu 24 godzinnych etapach, przy czym po każPL 221 628 B1 dym etapie wygrzewania pastylki chłodzi się powoli do temperatury pokojowej, mechanicznie rozciera, a otrzymany proszek ponownie formuje w pastylki. Wygrzewanie pastylek stanowiących mieszaniny reagentów przeprowadza się w następujących etapach:

- w pierwszym etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 600°C w ciągu 24 godzin,

- w drugim etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 650°C w ciągu 24 godzin,

- w trzecim etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 700°C w ciągu 24 godzin,

- w czwartym etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 750°C w ciągu 24 godzin,

- w piątym etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 780°C w ciągu 24 godzin,

- w szóstym etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 800°C w ciągu 24 godzin,

- w siódmym etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 820°C w ciągu 24 godzin.

Nowy związek w czteroskładnikowym układzie pierwiastków Nb-V-Sb-O i wzorze sumarycznym Nb₆VSb₃O₂5 syntezuje się według przykładu I zgodnie z równaniem reakcji:

Nb2O₅(s) + V2O5(s) + 3 Sb2O4(s) + 3/2 O₂(g) = 2 Nb6VSb3O25(s)

P r z y k ł a d II

Mieszaninę substratów zawierającą 60% molowych Nb₂O₅, 10% molowych V₂O₅ i 30% molowych Sb₂O₃ miesza się i ujednorodnia przez mechaniczne ucieranie. Otrzymany proszek stanowiący mieszaninę tlenków wygrzewa się w atmosferze powietrza w ośmiu etapach, przy czym po każdym etapie wygrzewania próbkę chłodzi się powoli do temperatury pokojowej i ujednorodnia przez mechaniczne ucieranie. Mieszaninę reagentów od trzeciego etapu ogrzewania, tj. w 650°C do ósmego etapu jej ogrzewania formuje się w pastylki. Wygrzewanie mieszaniny przeprowadza się w następujących etapach:

- w pierwszym etapie próbkę wygrzewa się w temperaturze 600°C w ciągu 48 godzin,

- w drugim etapie próbkę wygrzewa się w temperaturze 625°C w ciągu 20 godzin,

- w trzecim etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 650°C w ciągu 24 godzin,

- w czwartym etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 700°C w ciągu 20 godzin,

- w piątym etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 780°C w ciągu 20 godzin,

- w szóstym etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 800°C w ciągu 20 godzin,

- w siódmym etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 800°C w ciągu 10 godzin,

- w ósmym etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 820°C w ciągu 20 godzin.

Nowy związek w czteroskładnikowym układzie pierwiastków Nb-V-Sb-O i wzorze sumarycznym Nb₆VSb₃O₂₅ syntezuje się według przykładu II zgodnie z równaniem reakcji:

Nb2O₅(s) + V2O5(s) + 3 Sb2O4(s) + 3 O₂(g) = 2 Nb6VSb3O25(s)

P r z y k ł a d III

Sposób jak w przykładzie I, z tym, że pastylki wygrzewa się w sześciu etapach przez 124 godziny:

- w drugim etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 700°C w ciągu 20 godzin,

- w trzecim etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 775°C w ciągu 20 godzin,

- w czwartym etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 800°C w ciągu 24 godzin,

- w piątym etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 820°C przez 24 godzin,

- w szóstym etapie pastylki wygrzewa się w temperaturze 820°C przez 12 godziny.

W syntezie nowego związku otrzymanego wg przedstawionych przykładów I-III bierze udział tlen zawarty w powietrzu. Nowy związek otrzymany zgodnie z podanymi przykładami i sumarycznym ₃ wzorze Nb₆VSb₃O₂₅ ma barwę oliwkową i gęstość równą 5,55 ± 0,05 g/cm . Charakterystykę rentgenowską otrzymanego związku przedstawiono w tabeli 1. Nowy związek Nb₆VSb₃O₂₅ w temperaturze powyżej 850°C ulega powolnej przemianie polimorficznej do formy, której charakterystykę rentgenowską przedstawiono w tabeli 2. Nowy związek Nb₆VSb₃O₂₅ topi się inkongruentnie w temperaturze 930 ± 10°C z wydzieleniem, znanego z literatury, stałego związku o wzorze Nb₉VSb₃O₂₅ zgodnie z merytektyczną reakcją:

Nb6VSb3O25(s) θ Nb9VO25(s) + ciecz

PL 221 628 B1

T a b e l a 1

Charakterystyka rentgenowska nowego związku o wzorze sumarycznym Nb6VSb₃O25

Lp.	dexp (nm)	I/I0 (%)	Lp.	dexp (nm)	I/I0 (%)
1	0,891	2	11	0,241	2
2	0,596	6	12	0,239	4
3	0,447	40	13	0,234	2
4	0,357	100	14	0,224	2
5	0,323	9	15	0,198	32
6	0,303	10	16	0,196	7
7	0,298	2	17	0,183	16
8	0,256	2	18	0,179	12
9	0,249	2	19	0,173	9
10	0,245	4	20	0,168	3

T a b e l a 2

Charakterystyka rentgenowska wysokotemperaturowej odmiany polimorficznej nowego związku o wzorze sumarycznym Nb6VSb₃O2

Lp.	dexp (nm)	I/I0 (%)
1	0,553	2
2	0,393	100
3	0,325	45
4	0,307	68
5	0,260	3
6	0,250	25
7	0,242	45

Zastrzeżenia patentowe

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Nowy związek o sumarycznym wzorze Nb₆VSb₃O₂ w czteroskładnikowym układzie pierwiastków, w którym układ oznacza niob-wanad-antymon-tlen.
2. Sposób wytwarzania nowego związku w czteroskładnikowym układzie pierwiastków wykorzystujący proces mieszania, ujednorodniania i wygrzewania, znamienny tym, że tlenek niobu (V), tlenek wanadu (V) i tetratlenek diantymonu lub tlenek antymonu (III) miesza się w % molowych w proporcjach 60:10:30, ujednorodnia, następnie mieszaninę wygrzewa się w temperaturach od 600 do 820°C w atmosferze powietrza co najmniej w sześciu etapach przez minimum 124 godziny, przy czym w pierwszym etapie mieszaninę tlenków wygrzewa się w 600°C, a w każdym następnym etapie temperaturę wygrzewania podnosi się, po czym po każdym etapie mieszaninę ochładza się wolno do temperatury pokojowej, otrzymując po ostatnim etapie wygrzewania w temperaturze 820°C związek o wzorze sumarycznym Nb6VSb3O25.
3. Sposób wytwarzania nowego związku według zastrz. 2, znamienny tym, że mieszaninę po ujednorodnieniu korzystnie pastylkuje się i po każdym etapie wygrzewania rozciera i ponownie pastylkuje.
4. Sposób wytwarzania nowego związku według zastrz. 2, znamienny tym, że w każdym następnym etapie temperaturę podnosi się od 10 do 100°C w stosunku do poprzedniego etapu i po uz yskaniu żądanej temperatury pastylki przetrzymuje się przez 10 do 48 godzin.
5. Sposób wytwarzania nowego związku według zastrz. 2, znamienny tym, że w kolejnych etapach temperaturę podnosi się od 10 do 100°C w stosunku do poprzedniego etapu lub utrzymuje bez zmiany i po uzyskaniu żądanej temperatury pastylki przetrzymuje się przez 10 do 48 godzin.