PL227796B1

PL227796B1 - Sposób wytwarzania pirofosforanów

Info

Publication number: PL227796B1
Application number: PL404483A
Authority: PL
Inventors: Robert Pązik; Jacek Chybziński; Adam Watras; Przemysław Jacek Dereń
Original assignee: Instytut Niskich Temperatur I Badan Strukturalnych Im Wlodzimierza Trzebiatowskiego Polskiej Akademii Nauk; Instytut Niskich Temperatur I Badań Strukturalnych Im Włodzimierza Trzebiatowskiego Polskiej Akademii Nauk
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2018-01-31
Also published as: PL404483A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania pirofosforanów, zwłaszcza ziem alkalicznych o ogólnym wzorze MYP2O7, gdzie M - K+, Rb+, Cs⁺. Wytwarzanie pirofosforanów odbywa się jednoetapową metodą termicznego rozkładu prekursorów. Otrzymane tą metodą pirofosforany znajdują zastosowanie jako luminofory w oświetleniach po dodatkowej aktywacji jonami lantanowców.

Z publikacji: J.L Synthesis, structure and X-ray excited luminescence of Ce3+- doped AREP207-type alkali rare earth diphosphates (A = Na, K, Rb, Cs; RE = Y, Lu), J. Solid State Chem., (Yuan, H. Zhang, H.H. Chen, X.X. Yang, IT. Zhao, M.u Gu) znana jest rodzina pirofosforanów typu MYP2O7 (M - K+, Rb+, Cs+) wytwarzana w reakcji w ciele stałym, która wymagała wieloetapowej wysokotemperaturowej obróbki termicznej, co w konsekwencji znacząco podnosi koszty produkcji. Proponowane rozwiązanie pozwala na uzyskanie materiałów jednofazowych o wysokiej czystości stosując jednoetapowy proces dekompozycji termicznej prekursorów, umożliwiające znaczące skrócenie czasu otrzymywania końcowego produktu i zmniejszenie stopnia skomplikowania procedury preparatyki pirofosforanów MYP2O7 (M - K+, Rb+, Cs+).

Rodzina pirofosforanów typu MYP2O7 (M - K+, Rb+, Cs+) jest bardzo ciekawa ze względu na stabilność chemiczną, termiczną oraz możliwość domieszkowania matrycy krystalicznej jonami lantanowców (Eu³+, Tb³+, Sm³+, Dy³+ i inne) w miejsce Y³+ i potencjalnym ich wykorzystaniu jako wydajne luminofory w źródłach oświetlenia. Dodatkowo materiały te wykazują wysoką transparentność w zakresie próżniowego ultrafioletu (VUV) pozwalającą wykorzystać te materiały po aktywacji jonami optycznie czynnymi w bezrtęciowych lampach wyładowczych, wykorzystujących zamiast oparów toksycznej rtęci gazy szlachetne. Toteż potencjalnie pirofosforany MYP2O7 mogą być postrzegane jako matryce krystaliczne do zastosowań w „zielonym” przemyśle przyczyniając się do zmniejszenia obciążenia środowiska naturalnego poprzez zamianę obecnie stosowanych rozwiązań.

Sposób wytwarzania pirofosforanów ziem alkalicznych o ogólnym wzorze MYP2O7 gdzie M - K⁺, Rb⁺, Cs⁺, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że ze stechiometryczne ilości soli metali K⁺, Rb⁺, Cs⁺ miesza się z wodą destylowaną, następnie do ich zawiesinę roztwarza się w nadmiarze kwasu azotowego, po czym otrzymane azotany co najmniej trzykrotnie rekrystalizuje się, a następnie rozpuszcza się w wodzie destylowanej i dodaje się nadmiar mocznika, następnie roztwór miesza się w temperaturze pokojowej i dodaje się porcjami (NH4LHPO4, po czym roztwór odparowuje się do sucha w temperaturze 100°C i poddaje się jednoetapowej obróbce termicznej. Sposób wytwarzania metodą termicznego rozkładu prekursorów, w której to występuje tylko jeden etap wygrzewania w temperaturze od 500°C do 700°C. Obróbkę termiczną prowadzi się co najmniej przez 6 godzin. Roztwór miesza się mieszadłem magnetycznym. Roztwór suszy się minimum przez 4 h.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest możliwość uzyskania materiałów jednofazowych o wysokiej czystości w jednoetapowym procesie dekompozycji termicznej prekursorów, co umożliwia znaczące skrócenie czasu otrzymywania końcowego produktu.

Przedmiot wynalazku został bliżej uwidoczniony w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d 1

Z stechiometrycznych ilości węglanu potasu K2CO3-1,5 H2O i tlenku itru Y2O3 przygotowuje się ich zawiesinę w wodzie destylowanej. Następnie tak przygotowaną zawiesinę roztwarza się w nadmiarze HNO3. Roztworzone do postaci azotanów potasu oraz itru sole rekrystalizuje się trzykrotnie aż do momentu odpędzenia nadmiaru HNO3. Następnie rozpuszcza się je ponownie w wodzie destylowanej i dodaje 120% nadmiaru mocznika wyznaczonego w stosunku do całkowitej zawartości jonów azotanowych. Całość miesza się na mieszadle magnetycznym w temperaturze pokojowej i po 15 minutach dodaje się porcjami (NH4)2HPO4, a następnie odparowuje się do sucha w temperaturze 100°C. Następnie roztwór poddaje się jednoetapowej obróbce termicznej w temperaturze 600°C i w czasie 8 h.

P r z y k ł a d 2

Z stechiometrycznych ilości węglanu potasu Rb2CO3 i tlenku itru Y2O3 przygotowuje się ich zawiesinę w wodzie destylowanej. Następnie tak przygotowaną zawiesinę roztwarza się w nadmiarze HNO3. Roztworzone do postaci azotanów potasu oraz itru sole rekrystalizuje się trzykrotnie, aż do momentu odpędzenia nadmiaru HNO3. Następnie rozpuszcza się je ponownie w wodzie destylowanej i dodaje 120% nadmiaru mocznika wyznaczonego, w stosunku do całkowitej zawartości jonów azotanowych. Całość miesza się na mieszadle magnetycznym w temperaturze pokojowej i po 15 minutach dodaje się porcjami (NH4)2HPO4, a następnie odparowuje się do sucha w temperaturze 100°C. Następnie roztwór poddaje się jednoetapowej obróbce termicznej w temperaturze 500°C i w czasie 7 h.

PL 227 796 B1

P r z y k ł a d 3

Z stechiometrycznych ilości węglanu potasu CS2CO3 i tlenku itru Y2O3 przygotowuje się ich zawiesinę w wodzie destylowanej. Następnie tak przygotowaną zawiesinę roztwarza się w nadmiarze HNO3. Roztworzone do postaci azotanów potasu: oraz itru sole rekrystalizuje się trzykrotnie aż do momentu odpędzenia nadmiaru HNO3. Następnie rozpuszcza się je ponownie w wodzie destylowanej i dodaje 120% nadmiaru mocznika wyznaczonego w stosunku, do całkowitej zawartości jonów azotanowych. Całość miesza się na mieszadle magnetycznym w temperaturze: pokojowej i po 15 minutach dodaje się porcjami (NH4)2HPO4, a następnie odparowuje się do sucha w temperaturze 100°C. Następnie roztwór poddaje się jednoetapowej obróbce termicznej w temperaturze 700°C i w czasie 8 h.

Claims

1. Sposób wywarzania pirofosforanów ziem alkalicznych o ogólnym wzorze MYP2O7, gdzie M - K+, Rb+, Cs+, znamienny tym, że stechiometryczne ilości soli metali K+, Rb+, Cs+ miesza się z wodą destylowaną, następnie ich zawiesinę roztwarza się w nadmiarze kwasu azotowego, po czym otrzymane azotany co najmniej trzykrotnie rekrystalizuje się, a następnie rozpuszcza się w wodzie destylowanej i dodaje się nadmiar mocznika, następnie roztwór miesza się w temperaturze pokojowej i dodaje się porcjami (NH4)2HPO4, po czym roztwór odparowuje się do sucha w temperaturze 100°C przez minimum 4 godz. i poddaje się jednoetapowej obróbce termicznej w temperaturze od 500 do 700°C przez co najmniej 6 godzin.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obróbkę termiczną prowadzi się w temperaturze od 500°C do 700°C.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że obróbkę termiczną prowadzi się co najmniej przez 6 godzin.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że roztwór miesza się mieszadłem magnetycznym.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że roztwór suszy się minimum przez 4 h.