способ получения сульфида металла

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФИДА МЕТАЛЛА, включающий взаимодействие соединения серы с соединением соответствующего металла, разлагающимся в процессе синтеза при нагревании, отличающийся тем, что в качестве соединения серы используют роданидное соединение, разлагающееся до газообразных продуктов в режиме синтеза.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс осуществляют при откачке выделяющихся летучих продуктов разложения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии неорганического синтеза и может быть использовано для получения простых и комплексных сульфидов металлов.

Известен способ получения сульфида олова путем взаимодействия диоксида олова с расплавом роданида калия [1] а также способ получения редкоземельных элементов (РЗЭ) в процессе реакции между карбонатами металлов и роданидом натрия [2] Кроме того известен способ получения сульфидов металлов путем термообработки в атмосфере сероводорода соединений соответствующих металлов, разлагающихся при 200-1000^оС [3] Этот способ выбран за прототип как максимально близкий к заявляемому.

Способ-прототип требует дополнительной аппаратуры для получения сероводорода и подведения его в реакционную емкость, что является существенным недостатком указанного способа.

В соответствии с предлагаемым способом указанный недостаток устраняется путем замены сульфидирующего реагента сероводорода на роданид аммония, который вводится прямо в реакционный сосуд и полностью разлагается в режиме синтеза. В качестве металлосодержащих соединений используют легко разлагающиеся соединения, например оксалаты или ацетаты. Выбор металлосодержащего реагента в немалой степени определяется удобством их получения и анализа. Реакцию сульфидирования по предлагаемому способу можно провести и с карбонатами, а в ряде случаев и с оксидами, ели они достаточно химически активны в режиме синтеза 350-500^оС.

Неочевидность предлагаемого решения проистекает из априорной неизвестности, будут ли продукты разложения роданида вступать в реакцию с разлагающимися примерно в тех же температурных интервалах оксалатами, карбонатами или уйдут из системы в виде газов различного состава. Данных об использовании роданида аммония в качестве сульфидирующего агента не обнаружено.

П р и м е р 1. 1 г оксалата олова (II) марки "ч" перемешивают с роданидом аммония марки "ч" из расчета 3 моля NH₄CNS на моль олова. Смесь помещают в фарфоровый тигель, закрывают фарфоровой крышкой и ставят в печь при 350^оС. Через 15 мин интенсивное газоотделение прекращается и тигель вынимают из печи для охлаждения на воздухе при нормальных условиях. Полученный продукт представляет собой мелкодисперсный чистый по данным РФА дисульфид олова. Избыток роданида удаляется из смеси в виде газов.

П р и м е р 2. Те же компоненты, что и в примере 1, смешивают в соотношении SnC₂O₄: NH₄CNS 1: 2, помещают в кварцевую ампулу и нагревают при 400^оС в течение 30 мин. Полученный продукт представляет собой дисульфид олова с примесью 3-5% моносульфида олова по данным РФА.

П р и м е р 3. 0,5 г гидратированного оксалата европия смешивают с роданидом аммония в соотношении Еu NH₄CNS 1:1,5, помещают смесь в стеклянную ампулу, которую откачивают на водоструйном насосе до остаточного давления 10 мм рт.ср. Далее осуществляют нагрев смеси при 450^оС в течение 1 ч с периодической откачкой выделяющихся газов. Полученный продукт представляет собой мелкодисперсный моносульфид европия.

П р и м е р 4. 0,5 г гидратированного ацетата лантана смешивают с роданидом аммония из расчета La:NH₄CNS 1:1,5. Далее ведут обработку по примеру 3. В результате получен мелкодисперсный La₂S₃ чистый по данным рентгенографии.

П р и м е р 5. 1 г FeC₂O₄ 2H₂O смешивают с роданидом аммония из расчета Fe: NH₄CNS 1:1,1. Термообработку в ампуле ведут при 500^оС в течение 0,5 ч. Основная фаза полученного продукта FeS c примесью нестехиометрической фазы Fe_1-xS.

П р и м е р 6. Смесь Fe₂(C₂O₄)₃ 5H₂O и роданида аммония обрабатывали строго в соответствии с примером 5. В результате получена в основном фаза нестехиометрического сульфида по данным рентгенографии.

П р и м е р 7. Смесь оксалата калия, оксалата железа (II) и роданида аммония из расчета К: Fe:S 1:1:2 помещали в фарфоровый тигель с крышкой и прокаливали при 500^оС в течение 15 мин.

Получен практически чистый по данным РФА KFeS₂.

Аналогичным образом были получены простые и сложные сульфиды, включающие натрий, кальций, барий, медь, таллий.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет исключить стадию отделения продукта от избытка расплава роданида и его отмывку, что в несколько раз сокращает время синтеза.

Как видно из примеров, получение сульфидов возможно и при стехиометрическом соотношении металлов и сульфидирующего агента (роданида аммония), но даже добавление значительного его избытка не ухудшает параметры продукта, поскольку предлагаемый реагент нацело разлагается и удаляется из системы в режиме реакции синтеза. Это весьма удобная характеристика способа в случае необходимости работать с малыми количествами ценных препаратов, например изотопных или радионуклидных. Кроме того, предлагаемый способ существенно повышает безопасность при синтезе сульфидов из радионуклидных препаратов, поскольку нет необходимости в тщательном соблюдении соотношений металл:реагент, а также ликвидируется стадия отмывки продукта от реагентов.