ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ получения наночастиц сплава платиновых металлов с железом

Классы МПК:B22F9/14 с применением электрического заряда
B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур
C25C5/02 из растворов
C25C1/20 благородных металлов
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-02-19
публикация патента:

Изобретение относится к способам получения наночастиц сплава платиновых металлов с железом. Способ включает электрохимическое растворение сплава железо-платиновый металл при контролируемом значении анодного потенциала от +0,1 до +0,6 В с получением наночастиц размером 0,5-10 нм в виде нерастворенного осадка с содержанием железа до 40% от массы осадка. При электрохимическом растворении сплава железо-платиновый металл с содержанием платинового металла до 10 мас.% в сульфатно-хлоридном растворителе для получения наночастиц рамером 5-10 нм с содержанием железа до 40% от массы осадка устанавливают значение анодного потенциала +0,1 В, а для получения наночастиц размером 0,5-5 нм с содержанием железа до 10% от массы осадка - до +0,6 В. При электрохимическом растворении сплава железо-платина-палладий-родий-иридий с содержанием платины - 2,5%, палладия - 2,5%, родия - 2,5%, иридия - 2,5% от массы сплава для получения наночастиц размером 1-5 нм с содержанием железа 10% от массы осадка устанавливают значение анодного потенциала +0,6 В. Технический результат - возможность, регулируя потенциал анода, получать наночастицы необходимого состава и строения. 3 з.п. ф-лы.

Способ получения наночастиц платиновых металлов с железом относится к электрохимическим способам получения наночастиц платиновых металлов с железом. Полученные наночастицы типа Fe-Pt, Fe-Pd могут быть использованы как материалы для магнитной записи информации.

Известны способы получения наночастиц платиновых металлов методами восстановления солей соответствующих ионов платиновых металлов (С.П.Губин, Г.Ю.Юров, Н.А.Катаева. Наночастицы благородных металлов и материалы на их основе. РАН М 2006, стр.18-32). Однако введение в состав наночастиц благородных металлов железа представляет определенные трудности из-за большой разницы стандартных потенциалов платиновых металлов (+1,2 В) и железа (-0,44 В).

Наиболее близким к заявленному способу является патент 2233791 «Способ получения наночастиц и изготовления материалов и устройств, содержащих наночастицы» авторов Губина С.П. и Хомутова Т.Б. Этот способ включает проведение процессов синтеза частиц и формирования материалов, содержащих наночастицы, при этом синтез наночастиц проводится в молекулярном слое на поверхности жидкой фазы под действием химических воздействий или химических и физических воздействий, или их комбинаций, что позволяет получить анизотропные наночастицы.

Однако предложенный способ не позволяет надежно контролировать получение частиц определенного состава и размера. Синтез наночастиц проводится в мономолекулярном слое на границе раздела жидкость - газовая фаза, поэтому на размер и состав частиц будут оказывать влияние состав жидкой фазы, температура, степень сжатия. Контроль всех этих факторов - сложная задача, что может привести к отклонению состава и свойств частиц от заданных значений. Особенно затруднительно осуществлять контроль за содержанием железа в получаемых наночастицах.

Задачей настоящего изобретения является получение наночастиц регулируемого состава, особенно по железу, и размера.

Указанный технический результат достигается путем электрохимического растворения сплавов железа и платиновых металлов при контролируемом значении анодного потенциала, что позволяет получить наночастицы платиновых металлов с железом необходимого строения и состава.

При этом анодный потенциал растворения выбирают ниже потенциала растворения микроучастков платиновых металлов в кристаллической решетке сплава и получают наночастицы платиновых металлов и железа в виде нерастворимого осадка (анодного шлама). Содержание платиновых металлов в сплаве составляет не более 10% массы сплава. Растворение осуществляют в кислом сульфатно-хлоридном растворителе и используют сплав железо-платиновый металл, при этом для получения наночастиц размером 5-10 нм и с содержанием железа до 40% от массы осадка устанавливают анодный потенциал растворения до +0,1 В, для получения наночастиц 1,0-5,0 нм устанавливают анодный потенциал до+0,6 В. Для получения наночастиц размером 1,0-5,0 нм, содержащих несколько платиновых металлов одновременно, и с содержанием железа 10% от массы осадка растворяют сплав железо-платина-палладий-родий-иридий с содержанием платины - 2,5%, палладия 2,5%, родия - 2,5%, иридия 2,5% массы сплава при значении анодного потенциала +0,6 В.

Способ основан на том, что при сплавлении железа и платиновых металлов образуется непрерывный ряд твердых растворов с кристаллическими решетками замещения, т.е. атомы платиновых металлов замещают атомы железа в их кристаллической решетке, что приводит к образованию в решетке сплава микроучастков с более положительным потенциалом растворения (И.П.Масленицкий, Л.В.Чугаев, В.Ф.Борбат и др. Металлургия благородных металлов. Учебник для вузов. - М.: Металлургия, 1987 г., стр. 393-398). Металлы в этих зонах не растворяются при потенциале работающего анода и выпадают в нерастворимый осадок (шлам), представляющий собой наночастицы платиновых металлов с железом. В процессе дополнительных исследований авторами заявленного изобретения установлено, что в зависимости от заданного потенциала растворения можно получить наночастицы необходимых строения, состава, размеров и свойств.

Размеры частиц от 0,5 нм до 30 нм. Форма частиц - сфероидальная. При нагревании до температуры выше 200°С рентгеноаморфные наночастицы переходят в четко выраженные кристаллические структуры. В рентгеноэлектронных спектрах отсутствует наличие кислорода на поверхности получаемых наночастиц.

Предлагаемый способ позволяет получить наночастицы как одного платинового металла, так и всех платиновых металлов (Pt+Pd+Rh+Ir+Os) при различном, в зависимости от потенциала, содержании железа в наночастицах.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 100 г сплава железо-платина с содержанием платины 10% растворяли в качестве анода в кислом сульфатно-хлоридном электролите (Н2SO4 - 200 г/л, HCl- 5 г/л), катодом служила платиновая пластина. Потенциал растворения +0,1 В. В результате растворения получено 14,6 г шлама. Состав полученных наночастиц - 60% платины и 39% железа. Размеры частиц, установленные на электронном микроскопе, - 5-10 нм.

Пример 2. 100 г сплава железо-платина с содержанием платины 10% растворяли в качестве анода в кислом сульфатно-хлоридном электролите того же состава при потенциале анода +0,6 В. Получено 11,15 г рентгеноаморфного шлама. Размеры наночастиц, установленные на электронном микроскопе - 1,0-5,0 нм. Состав - 90% платины и 9,0% железа.

Пример 3. 100 г сплава железо-палладий с содержанием палладия 10% растворяли в качестве анода в кислом сульфатно-хлоридном электролите того же состава при потенциале анода +0,6 В. Получено 11,1 г рентгеноаморфного шлама. Размеры наночастиц, установленные на электронном микроскопе - 0,5-4,0 нм. Состав наночастиц 90% палладия, 9,5% железа.

Пример 4. 100 г сплава железо-платина-палладий-родий-иридий с содержанием: платина - 2,5%, палладий - 2,5%, родий - 2,5%, иридий 2,5% растворяли в тех же условиях, что и в предыдущих опытах при значении анодного потенциала +0,6 В. Получено 11,1 г рентгеноаморфного шлама. Размеры наночастиц, установленные на электронном микроскопе - 1,0-5,0 нм. Состав - 90% платиновых металлов и 10% железа.

Таким образом, анализ приведенных примеров показывает, что способ получения наночастиц анодным растворением сплавов железа и благородных металлов позволяет получить наночастицы различных размеров и состава в зависимости от потенциала анода.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения наночастиц платиновых металлов с железом, в частности наночастиц Fe-Pt, Fe-Pd, отличающийся тем, что проводят электрохимическое растворение сплава железо - платиновый металл при контролируемом значении анодного потенциала от +0,1 до +0,6 В с получением нерастворенного осадка из наночастиц размером 0,5-10 нм с содержанием железа до 40% от массы осадка.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят электрохимическое растворение сплава железо - платиновый металл с содержанием платинового металла до 10 мас.% в сульфатно-хлоридном растворителе при установлении значения анодного потенциала +0,1 В для получения наночастиц рамером 5-10 нм с содержанием железа до 40% от массы осадка.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят электрохимическое растворение сплава железо - платиновый металл с содержанием платинового металла до 10 мас.% в сульфатно-хлоридном растворителе при установлении значения анодного потенциала до +0,6 В для получения наночастиц рамером 0,5 - 5 нм с содержанием железа до 10% от массы осадка.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят электрохимическое растворение сплава железо-платина-палладий-родий-иридий с содержанием платины 2,5%, палладия 2,5%, родия 2,5%, иридия 2,5% от массы сплава в сульфатно-хлоридном растворителе при установлении значения анодного потенциала +0,6 В для получения наночастиц размером 1-5 нм с содержанием железа 10% от массы осадка.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2344022

patent-2344022.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B22F9/14 с применением электрического заряда

Класс B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур

Патенты РФ в классе B82B3/00:
способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовок -  патент 2529604 (27.09.2014)
многослойный композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения -  патент 2529494 (27.09.2014)
способ функционализации углеродных наноматериалов -  патент 2529217 (27.09.2014)
нанокомпонентная энергетическая добавка и жидкое углеводородное топливо -  патент 2529035 (27.09.2014)
способ получения насыщенных карбоновых кислот -  патент 2529026 (27.09.2014)
способ получения катализатора для процесса метанирования -  патент 2528988 (20.09.2014)
способ модифицирования углеродных нанотрубок -  патент 2528985 (20.09.2014)
полимерный медьсодержащий композит и способ его получения -  патент 2528981 (20.09.2014)
композиции матриксных носителей, способы и применения -  патент 2528895 (20.09.2014)
полимерное электрохромное устройство -  патент 2528841 (20.09.2014)

Класс C25C5/02 из растворов

Класс C25C1/20 благородных металлов

Патенты РФ в классе C25C1/20:
способ переработки сплава лигатурного золота -  патент 2516180 (20.05.2014)
способ извлечения благородных металлов из упорного сырья -  патент 2510669 (10.04.2014)
способ переработки отходов, содержащих цветные и платиновые металлы -  патент 2484154 (10.06.2013)
способ электрохимического извлечения серебра из серебросодержащих токопроводящих отходов -  патент 2467082 (20.11.2012)
коллоидный раствор наносеребра и способ его получения -  патент 2456356 (20.07.2012)
способ извлечения золота из концентратов -  патент 2439176 (10.01.2012)
установка для извлечения золота с деталей эвм -  патент 2395629 (27.07.2010)
способ очистки золотосодержащего цианистого раствора -  патент 2384634 (20.03.2010)
способ извлечения золота или серебра из тиокарбамидных растворов -  патент 2368705 (27.09.2009)
способ извлечения благородных металлов из отходов радиоэлектронной промышленности -  патент 2357012 (27.05.2009)


Наверх