способ получения висмутида натрия

Формула изобретения

Способ получения висмутида натрия Na₃Bi соединением металлических натрия и висмута с последующим нагреванием, отличающийся тем, что смесь перед нагреванием подвергают сжатию 5 - 60 кбар, а нагревание ведут до 180 - 200^oC.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения неорганических материалов и может быть использовано для получения светочувствительных материалов.

Известен способ получения висмутида натрия Na₃Bi электролизом расплава едкого натра с жидким висмутовым электродом при температуре ванны 330-380^oC в течение 3-4 ч (SU 3337350, C 01 G 29/00, 05.05.72).

Недостатком этого способа является пропускание электрического тока большой силы (выше 7,5 ампер) в течение нескольких часов.

Наиболее близким и известным способом является способ получения висмутида натрия Na₃Bi путем сплавления металлических натрия и висмута при температуре 800^oC в течение 30-60 мин (Самсонов Г.В. и др. "Висмутиды", Киев, Наукова думка, 1977, с. 36-37).

Недостатком известного способа является высокая температура синтеза висмутида (800^oC в течение достаточно продолжительного времени.

Задачей данного технического решения было уменьшение температуры синтеза при одновременном сокращении его времени.

Поставленная задача осуществляется сжатием смеси металлических натрия и висмута при 180-200^oC и 5-60 кбар.

Сущность метода состоит в том, что эквимолярную смесь металлических натрия и висмута подвергают сжатию, что приводит к уменьшению объема, пропорционального мольному объему висмутида натрия, сдвигая, таким образом, равновесие в реакции

3Na + Bi = Na₃Bi

в сторону образования продукта. Нагревание смеси до температуры, несколько превышающей температуру плавления натрия 180-200^oC, приводит, во-первых, к ускорению реакции, во-вторых, расплав натрия, проникая между частицами висмута, обеспечивает больший контакт между металлами и, таким образом, способствует более полному протеканию реакции. Сжатие смеси под давлением менее 5 кбар не дает возможности 100% выхода, увеличение давления выше 60 кбар нецелесообразно, так как реакция протекает и при более низких давлениях, а работа при более высоких давлениях требует более сложного аппаратурного оформления.

Пример 1. Металлические измельченные натрий и висмут в эквимолярных соотношениях 3:1 послойно загружали в танталовую ампулу в катере высокого давления, сжимали до 60 кбар и нагревали до 180^oC. После выдержки в течение 10-15 мин образец извлекали из ампулы и подвергали рентгенофазовому анализу (РФА). На дифрактограмме обнаружены только отражения, принадлежащие гексагональному висмутиду натрия.

Пример 2. Металлические измельченные натрий и висмут в эквимолярных соотношениях 3:1 послойно загружали в танталовую ампулу в камере высокого давления, сжимали до 5 кбар и нагревали до 200^oC. После выдержки в течение 10-15 мин образец извлекали из ампулы и подвергали рентгенофазовому анализу (РФА). На дифрактограмме обнаружены только отражения, принадлежащие гексагональному висмутиду натрия.

Пример 3. Металлические измельченные натрий и висмут в эквимолярных соотношениях 3:1 послойно загружали в танталовую ампулу в камере высокого давления и сжимали до 30 кбар. После выдержки в течение 10-15 мин образец извлекали из ампулы и подвергали рентгенофазовому анализу (РФА). На дифрактограмме обнаружены как отражения, принадлежащие гексагональному висмутиду натрия (~ 70%), так и отражения, принадлежащие исходным натрию и висмуту.

Пример 4. Металлические измельченные натрий и висмут в эквимолярных соотношениях 3:1 послойно загружали в танталовую ампулу в камере высокого давления, сжимали до 3 кбар и нагревали до 200^oC. После выдержки в течение 10-15 мин образец извлекали из ампулы и подвергали рентгенофазовому анализу (РФА). На дифрактограмме обнаружены как отражения, принадлежащие гексагональному висмутиду натрия (~ 50%), так и отражения, принадлежащие исходным натрию и висмуту

Таким образом, при использовании заявляемого решения значительно уменьшается температура синтеза и сокращается время его получения. В то же время при получении висмутида натрия при температуре ниже температуры плавления натрия и давлениях менее 5 кбар выход продукта не является 100%.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР N 3337350, G 29/00, 05.05.72.

2. Самсонов Г. В. , Абдусалламова М.Н., Черногоренко В.Б. Висмутиды. - Киев: Наукова Думка, 1977, с. 36-37.