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

способ получения игольчатых оксидных вольфрамовых бронз

Классы МПК:C25B1/14 соединений щелочных металлов
C01G41/00 Соединения вольфрама
B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии Наук (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-05-02
публикация патента:

Изобретение относится к области высокотемпературной электрохимии, в частности к способу получение электролизом игольчатых оксидных вольфрамовых бронз, и может быть использовано в медицине, электротехнике, радиотехнике и в химической промышленности для изготовления ион-селективных элементов для анализа микросред, электрохромных устройств, холодных катодов, катализаторов химических реакций. Техническим результатом изобретения является получение игольчатых наноструктур оксидных вольфрамовых бронз. Способ ведут электролизом в расплаве с использованием платиновых анода и катода. Электролиз осуществляют в импульсном потенциостатическом режиме при перенапряжении 170-300 мВ. При этом расплав содержит 30 мол.% K2WO4, 25 мол.% Li2WO4 и 45 мол.% WO3.

Изобретение относится к области высокотемпературной электрохимии, в частности к получению электролизом игольчатых наноструктур оксидных вольфрамовых бронз, и может быть использовано в медицине, электротехнике, радиотехнике и в химической промышленности для изготовления ион-селективных элементов для анализа микросред, электрохромных устройств, холодных катодов, катализаторов химических реакций.

В настоящее время к наноматериалам условно относят дисперсные и массивные материалы, содержащие структурные элементы (зерна, кристаллиты, блоки, кластеры), геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм и обладающие качественно новыми свойствами, функциональными и эксплуатационными характеристиками (А.Г.Колмаков, М.И.Алымов. Особенности свойств наноматериалов и основные направления их использования. // Перспективные материалы. 2006, № 5, с.5-13).

Следует отметить, что на коммерческом рынке в настоящее время наиболее широко представлены такие наноматериалы, как нанопорошки металлов и сплавов, нанопорошки оксидов, нанопорошки ряда карбидов, углеродные нановолокна, фулереновые материалы.

Существуют разные способы получения наноматериалов: газофазной эпитаксии, молекулярно-пучковой эпитаксии, импульсного лазерного осаждения, вакуумного осаждения, твердофазный, электрического взрыва, золь-гель метод, электрохимический и др.

Известен электрохимический способ получения нанокристаллических осадков простых веществ, а именно золота (Chien-Jung Huang, Pin-Hsiang Chiu, Yeong-Her Wang, Wen Ray Chen, Teen Hang Meen. Synthesis of gold nanocubes by electrochemical technique. Journal of the Electrochemical Society, 153 (8) D129-D133 (2006)).

В этой работе золотые нанокубики формировались на катоде двухэлектродной ячейки. В качестве анода использовалась золотая пластинка, а в качестве катода - платиновая. Эти две пластинки располагались вертикально и параллельно друг другу. Электроды помещались в водный раствор и подключались к источнику питания. Температура электролиза поддерживалась постоянной 36°С. Ток, пропускаемый через ячейку, составлял 5 мА.

Этот способ позволяет получать нанокристаллические осадки золота. Размер отдельных нанокубиков составляет 30 нм.

Однако этим способом невозможно получить игольчатые наноструктуры оксидных вольфрамовых бронз.

Интерес к этому классу соединений обусловлен широким спектром проявляющихся у них ценных качеств. К ним относятся высокая коррозионная стойкость, зависящая от состава бронз разная природа электропроводности, селективность к определенным сортам катионов в водных растворах, значительный диапазон изменения цвета и т.д.

Известно, что оксидные бронзы могут использоваться в качестве ион-селективных элементов, электрохромных устройств, холодных катодов, катализаторов химических реакций.

Общим в заявляемом решении и данном аналоге является то, что получают наноматериал электрохимическим методом.

Наиболее близким к заявляемому решению (прототипом) является способ получения осадков оксидных вольфрамовых бронз в форме игл («Электролит для осаждения натрий-вольфрамовых бронз», авторское свидетельство СССР № 1420079, МКИ C25D 3/66, С25В 1/00, опубл. 30.08.88 г., Бюл. № 32).

Способ заключается в том, что электролиз ведут в поливольфраматном расплаве при температуре 700°С и плотности тока на платиновом катоде 0.5 А/см2. В течение 3-60 секунд формируются дендриты натрий вольфрамовой бронзы в форме игл размером 500-3000 мкм. При электрохимическом осаждении из расплава, содержащего диоксид циркония, ингибируется рост боковых ветвей дендритов и образуются осадки в виде игл.

Недостатком прототипа является то, что способ не позволяет получить нанокристаллы оксидных вольфрамовых бронз.

Общими признаками известного и заявляемого способов является то, что способ осуществляют путем электролиза поливольфраматного расплава с использованием платиновых анода и катода.

Заявляемый способ отличается от известного тем, что электролиз ведут в импульсном потенциостатическом режиме в расплаве, содержащем 30 мол.% K2WO4, 25 мол.% Li2 WO4 и 45 мол.% WO3.

Технической задачей изобретения является разработка способа получения игольчатых наноструктур оксидных вольфрамовых бронз.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе получения игольчатых оксидных вольфрамовых бронз путем электролиза поливольфраматного расплава с использованием платиновых анода и катода электролиз ведут в импульсном потенциостатическом режиме в расплаве, содержащем 30 мол.% K2WO4, 25 мол.% Li2 WO4 и 45 мол.% WO3.

Осаждение кристаллов происходит на плоских торцах электродов из платиновой проволоки, которая была первоначально под вакуумом вплавлена в тугоплавкое стекло. В ходе электролиза поддерживалась температура 700°С. Платиновая проволока использовалась в качестве анода, а в качестве электрода сравнения - платиновая фольга площадью 1 см2, полупогруженная в расплав.

Равновесный потенциал бронзы в расплаве при температуре 700°С составляет 760 мВ относительно платина-кислородного электрода сравнения. Импульс перенапряжения постоянной величины подавался на ячейку. Величина перенапряжения лежит в интервале 170-300 мВ. При этих параметрах импульса на катоде растут игольчатые кристаллы вольфрамовых бронз.

При величине перенапряжения менее 170 мВ на катоде осаждаются кристаллы в виде призм, имеющих в несколько раз большую толщину по сравнению с иглами. При перенапряжении более 300 мВ кристаллы имеют скелетные формы.

Изобретение может быть проиллюстрировано следующими примерами.

Пример 1. Бронзы получают электролизом расплава 0.30 K2WO4 - 0.25 Li2WO4 - 0.45 WO3 с использованием платиновых анода и катода. На ячейку подают импульс перенапряжения величиной 150 мВ. При этом на катоде формируется осадок в виде шестигранных призм.

Пример 2. Бронзы получают электролизом расплава 0.30 K2WO4 - 0.25 Li2WO4 - 0.45 WO3 с использованием платиновых анода и катода. На ячейку подают импульс перенапряжения величиной 170 мВ. При этом на катоде формируется осадок в виде тонких игл, толщина которых составляет порядка 100 нм.

Пример 3. Бронзы получают электролизом расплава 0.30 K2WO4 - 0.25 Li2WO4 - 0.45 WO3 с использованием платиновых анода и катода. На ячейку подают импульс перенапряжения величиной 300 мВ. При этом на катоде формируется осадок в виде тонких игл, толщина которых составляет 20-30 нм.

Пример 4. Бронзы получают электролизом расплава 0.30 K2WO4 - 0.25 Li2WO4 - 0.45 WO3 с использованием платиновых анода и катода. На ячейку подают импульс перенапряжения величиной 310 мВ. При этом на катоде формируется осадок в виде скелетных форм.

Все осадки исследовались на электронном микроскопе, а также рентгеновским и химическим методами. Эти исследования показали, что на катоде в расплаве 0.30 K2WO4 - 0.25 Li2 WO4 - 0.45 WO3 осаждаются игольчатые осадки гексагональной вольфрамовой бронзы общей формулы Kx LiyWO3 (X=0.32; Y=0.05). Эти бронзы являются изоструктурными гексагональной бронзе состава K0.33 WO3. Параметры решетки А=7.3787±0.0005 Å; С=7.5239±0.0009 Å. Толщина игл составляла порядка 100 нм, а при высоких значениях перенапряжения - в несколько раз меньше. Интересно, что иглы наноразмеров не имели огранки, которая проявлялась лишь в процессе их роста. При этом боковые грани такой иглы огранялись плоскостями типа {1010}, а верхнее основание плоскостью {0001}.

Сопоставление с прототипом показывает, что в результате проведения процесса электролиза возможно получение игольчатых осадков оксидных вольфрамовых бронз и без введения в расплав ингибирующей добавки.

Таким образом, приведенные данные подтверждают, что совокупность заявленных признаков способа обеспечивает получение игольчатых наноструктур оксидных вольфрамовых бронз с толщиной игл меньше 100 нм.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения игольчатых наноструктур оксидных вольфрамовых бронз электролизом в расплаве с использованием платиновых анода и катода, характеризующийся тем, что электролиз ведут в импульсном потенциостатическом режиме при перенапряжении 170-300 мВ в расплаве, содержащем 30 мол.% K2WO4, 25 мол.% Li 2WO4 и 45 мол.% WO3.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2354753

patent-2354753.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C25B1/14 соединений щелочных металлов

Патенты РФ в классе C25B1/14:
способ получения нановискерных структур оксидных вольфрамовых бронз на угольном материале -  патент 2525543 (20.08.2014)
способ и станция очистки и обеззараживания воды -  патент 2477707 (20.03.2013)
способ получения наноигольчатых катализаторов окислительно-восстановительных процессов на основе оксидных вольфрамовых бронз -  патент 2456079 (20.07.2012)
способ получения арсената натрия -  патент 2443632 (27.02.2012)
электролизная ячейка с газодиффузионным электродом -  патент 2303085 (20.07.2007)
низкотемпературный способ получения вольфрамата натрия -  патент 2223226 (10.02.2004)
способ получения хлората натрия -  патент 2154125 (10.08.2000)
способ проведения электролиза водного раствора хлорида щелочного металла -  патент 2153540 (27.07.2000)
способ получения дитионита натрия -  патент 2146221 (10.03.2000)
способ утилизации хлора, фтора из анодного газа и отработанного электролита, образующихся в процессе электролитического получения циркония -  патент 2140465 (27.10.1999)

Класс C01G41/00 Соединения вольфрама

Патенты РФ в классе C01G41/00:
порошок вольфрамовой кислоты и его применение для получения порошка металлического вольфрама -  патент 2525548 (20.08.2014)
лакунарный гетерополианион структуры кеггина на основе вольфрама для гидрокрекинга -  патент 2509729 (20.03.2014)
способ получения вольфрамата аммония -  патент 2506331 (10.02.2014)
способ рекуперации молибдата или вольфрамата из водных растворов путем адсорбции -  патент 2501872 (20.12.2013)
способ извлечения гексафторида вольфрама из смеси "гексафторид вольфрама - безводный фтористый водород" методом экстракции -  патент 2495702 (20.10.2013)
фуллереноподобные наноструктуры, способ их получения и применение -  патент 2494967 (10.10.2013)
способ преобразования хлоридов щелочноземельных металлов в вольфраматы и молибдаты и его применение -  патент 2466938 (20.11.2012)
способ получения нанотрубок оксида вольфрама -  патент 2451577 (27.05.2012)
способ фторирования дисперсных оксидов редких металлов и реактор для его осуществления -  патент 2444474 (10.03.2012)
композиция на основе оксида циркония, оксида иттрия и оксида вольфрама, способ получения и применение в качестве катализатора или подложки катализатора -  патент 2440299 (20.01.2012)

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)


Наверх