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Verfahren zur Herstellung einer chemisch reinen, feinkristallinen Verbindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung chemisch reiner, feinkristalliner Ver- bindungen vom Typ A'A", wobei A'und A" Elemente der Hauptgruppe VIII des Periodensystems (s. Tabelle 1), vonwelchefiT.zwei Elementenmindestens eines Eisen, Kobalt oder Nickel ist, und x und y ganze Zahlen kleiner als 5 darstellen, durch Erhitzungeines Gemisches, das die Reaktionskomponenten A'und A" enthält.
Tabelle 1
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<tb>
<tb> Hauptgruppe <SEP> VIII
<tb> Fe <SEP> Co <SEP> Ni
<tb> Ru <SEP> Rh <SEP> Pd
<tb> Os <SEP> Ir <SEP> Pt
<tb>
Manche Vertreter dieser Art von Verbindungen haben nützliche magnetische Eigenschaften. Sie wurden bisher meistens durch Erhitzung eines Gemisches der Elemente hergestellt. Ein Nachteil dieses Herstellungsverfahrens ist, dass dabei auf Temperaturen über den Schmelzpunkt der herzustellenden Verbindung erhitzt werden muss, bei welchen hohen Temperaturen die Bildung von Verunreinigungen infolge chemischer Umwandlungen mit dem Material der Wand des Reaktionsraumes meistens unvermeidbar ist.
Im Zusammenhang damit wurde zur Verringerung der Reaktionstemperatur bereits früher vorgeschlagen, die höher schmelzende der beiden Reaktionskomponenten zuvor bis zu einer Teilchengrösse, die kleiner als die Dicke der oben genannten Passivierungsschichten ist, zu zerkleinern. Dies ist jedoch nicht immer möglich und ausserdem fördert diese Massnahme eine Verunreinigung der betreffenden Reaktionskomponente, beispielsweise durch Luftoxydation oder durch intensiven Kontakt mit der Wand des Mahlwerkzeuges.
Nach der Erfindung enthält das Gemisch der Komponenten A'und A" zugleich mindestens ein Halogenid von mindestens einem der Elemente A'und A" oder dessen bzw. deren Ausgangskomponenten in einer Menge von mindestens 25 Gew. lo der gesamten Reaktionsmasse. Dies ermöglicht es, innerhalb einer angemessenen Zeitdauer (meistens nicht mehr als 8 h) eine vollständige Umsetzung zwischen den Komponenten A und A" bei Temperaturen unterhalb und oft sogar wesentlich unterhalb von 7000C und dadurch unter Vermeidung von Explosionen herbeizuführen und die gewünschten kristallinen Verbindun-
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hitzt. Die Komponenten A'und A" lösen sich dann völlig oder teilweise im geschmolzenen Halogenid.
Dies kann auch mit dem Reaktionsprodukt A'A" der Fall sein. Wahrscheinlich verläuft die Reaktion zwischen den Komponenten A'und A"in flùssiger Phase. Nach der Reaktion wird abgekühlt. Das Ha- logenid kann, meistens auf einfache Weise, aus dem Reaktionsprodukt entfernt werden, beispielsweise durch Extraktion mit zuvor sorgfältig gereinigtem Wasser oder zuvor sorgfältig gereinigtem Äthanol oder
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Sie sind meistens in reinerem Zustand verfügbar als die entsprechenden Chloride oder Bromide, die ausserdem oft Kristallwasser enthalten und daher schwer in völlig wasserfreier Form erhältlich sind. Um zu vermeiden, dass Verunreinigungen in die herzustellenden Stoffe gelangen, lässt man die Reaktion am besten in einem geschlossenen System stattfinden. Dabei ist es jedoch selbstverständlich günstig, dass die Reaktionskomponenten wasserfrei sind. Beim Einsatz eines geschlossenen Systems verwendet man vorzugsweise Jodide. Beim Einsatz eines offenen Systems muss man damit rechnen, dass viele Jodide sich bei der Reaktionstemperatur verflüchtigen, In jenen Fällen kann die Wahl des Chlorids statt des Jodids manchmal einen Ausweg aus den Schwierigkeiten bieten.
Man bevorzugt jedoch, wie obenstehend bereits erwähnt, im allgemeinen den Gebrauch eines geschlossenen Reaktionssystems.
Anstatt von einem Reaktionsgemisch aus den Komponenten A', A"und einem oder mehreren Halogeniden auszugehen, kann man auch von einem Reaktionsgemisch aus den Komponenten A', A" und freiem Halogen ausgehen. In der geschmolzenen Masse, die sich primär gebildet hat, vollzieht sich dann wieder die Reaktion zwischen den Komponenten A'und A", unter Bildung der Verbindung A'A".
Beim Gebrauch eines geschlossenen Systems geht man in diesem Fall von einem Gemisch aus den Kom- ponenten A', A" und Jod aus (Chlor kommt dabei nicht so sehr in Betracht, weil es bei Zimmertemperatur gasförmig ist, während auch der Gebrauch von Brom wegen seiner hohen Dampfspannung nicht wünschenswert ist).
Das neue Verfahren ermöglicht es, Verbindungen in feinkristalliner Form herzustellen, die nicht mehr als einige Milliontel Gewichtsteile Verunreinigungen enthalten. Diewichtigsten Verunreinigungen sind Halogenide oder freies Halogen, deren Konzentrationen mittels bekannter, auf der Hand liegender Reinigungsverfahren, auf ein sehr niedriges Niveau zurückgebracht werden können.
Die Erfindung wird an Hand der untenstehenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Beispiel 1 : Ein Gemisch aus 1, 80 g Kobalt, 5, 85 g Platin und 5, 23 g Jod wird in eine Quarzampulle gefüllt, die evakuiert und zugeschmolzenwird. Danach wird die Ampulle in einen Ofen gestellt und darin 1h lang bei einer Temperatur von 3000C gehalten. Dann wird die Temperatur allmählich im Laufe von 4 h auf 6000C gebracht und 8 h lang auf diesem Niveau gehalten. Danach wird die Ampulle abgekühlt und geöffnet. Das Kobaltjodid wird durch Waschen mit Wasser entfernt. Der Rückstand wird getrocknet und besteht aus 6, 4 g reinem, pulverförmigem Kobaltplatin CoPt.
Beispiel 2 : Ein Gemisch aus 2, 35 g Nickel, 1, 32 g Eisen und 0, 92 gJod wird in eine Quarzampulle gefüllt, die evakuiert und zugeschmolzen wird. Danach wird die Ampulle in einen Ofen gestellt und darin 1 h lang bei einer Temperatur von 300 C gehalten. Darauf wird die Temperatur allmählich im Laufe von 4 h auf 6000C gebracht und 8 h lang auf diesem Niveau gehalten. Danach wird die Ampulle abgekühlt und geöffnet. Das Eisenjodid wird durch Waschen mit Wasser entfernt. Der Rückstand wird getrocknet. Dieser besteht aus 3, 4 g reinem, pulverförmigem Nickeleisen Ni. Fe.
Beispiel 3 : Ein Gemisch aus 1, 70 g Eisen, 2, 12 g Palladium und 2, 65g Jod wird in eine Quarz- ampulle gefüllt, die evakuiert und zugeschmolzen wird. Danach wird die Ampulle in einen Ofen gestellt und darin 1 h lang bei einer Temperatur von 3000C gehalten. Dann wird die Temperatur allahlich im Laufe von 4 h auf 6000C gebracht und 8 h lang auf diesem Niveau gehalten. Danach wird die Ampulle abgekühlt und geöffnet. Das Eisenjodid wird durch Waschen mit Wasser entfernt. Der Rückstand wird getrocknet. Dieser besteht aus 3, 2 g reinem, pulverförmigem Eisenpalladium FePd.
Be is pie I 4 : Ein Gemisch aus 1, 06 g Nickel, 1, 92 g Iridium und 1, 99 g Jod wird in eine Quarz ampulle gefüllt, die evakuiert und zugeschmolzen wird. Danach wird die Ampulle in einen Ofen gestellt und darin 1 h lang bei einer Temperatur von 3000C gehalten. Dann wird die Temperatur allahlich im Laufe von 4 h auf 6000C gebracht und 8 h lang auf diesem Niveau gehalten. Danach wird die Ampulle abgekühlt und geöffnet. Das Nickeljodid wird durch Waschen mit Wasser entfernt. Der Rückstand wird getrocknet. Dieser besteht aus 2, 4 g reinem, pulverförmigem Nickeliridium Nilr.
Beispiel 5 : Ein Gemisch aus 1, 07 g Nickel, 3, 90 g Platin und 3, 41 g Jod wird in eine Quarzampulle gefüllt, die evakuiert und zugeschmolzen wird. Danach wird die Ampulle in einen Ofen gestellt und darin 1 h lang bei einer Temperatur von 3000C gehalten. Danach wird die Temperatur all-
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mählich im Laufe von 4 h auf 6000C gebracht und 8 h lang auf diesem Niveau gehalten. Danach wird die Ampulle abgekühlt und geöffnet. Das Nickeljodid wird durch Waschen mit Wasser entfernt. Der Rückstand wird getrocknet. Dieser besteht aus 4, 0 g reinem, pulverförmigem Nickelplatin NiPt4.
Beispiel 6 : Ein Gemisch aus 1, 30 g Kobalt, 3, 18 g Palladium und 3. 06 g Jod wird in eine Quarzampulle gefüllt, die evakuiert und zugeschmolzen wird. Danach wird die Ampulle in einen Ofen gestellt und darin 1 h lang bei einer Temperatur von 3000C gehalten. Dann wird die Temperatur allmählich im Laufe von 4 h auf 6000C gebracht und 8 h lang auf diesem Niveau gehalten. Danach wird die Ampulle abgekühlt und geöffnet. Das Kobaltjodid wird durch Waschen mit Wasser entfernt. Der Rückstand wird getrocknet. Dieser besteht aus 3, 6 g reinem, pulverförmigem Kobaltpalladium CoPd.
Beispiel 7 : Ein Gemisch aus 1, 69 gEisen, 2, 06 g Rhodium und 2, 61g Jod wird in eine Quarzampulle gefüllt, die evakuiert und zugeschmolzen wird. Danach wird die Ampulle in einen Ofen ge-
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Ampulle abgekühlt und geöffnet. Das Eisenjodid wird durch Waschen mit Wasser entfernt. Der Rückstand wird getrocknet. Dieser besteht aus 3, 1 g reinem, pulverförmigem Eisenrhodium FeRh.
Beispiel 8 : Ein Gemisch aus 1, 01 g Eisen, 1, 92 g Iridium und 2, 05 g Jod wird in eine Quarzampulle gefüllt, die evakuiert und zugeschmolzen wird. Danach wird die Ampulle in einen Ofen gestellt und darin 1 h lang bei einer Temperatur von 3000C gehalten. Dann wird die Temperatur allmählich im Laufe von 4 h auf 6000C gebracht und 8 h lang auf diesem Niveau gehalten. Das Eisenjodid wird durch Waschen mit Wasser entfernt. Der Rückstand wird getrocknet. Dieser besteht aus 2, 4 g reinem, pulverförmigen Eiseniridium FeIr.
Beispiel 9 : Ein Gemisch aus 1, 04 g Kobalt, 2, 35 g Nickel und 2. 39 g Jod wird in eine Quarz ampulle gefüllt, die evakuiert und zugeschmolzen wird. Danach wird die Ampulle in einen Ofen gestellt und darin 1 h lang bei einer Temperatur von 3000C gehalten. Dann wird die Temperatur allmählich im Laufe von 4 h auf eine Temperatur von 6000C gebracht und 8 h lang auf diesem Niveau gehalten. Danach wird die Ampulle abgekühlt und geöffnet. Das Kobaltjodid wird durch Waschen mit Wasser
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Beispiel 10 : Ein Gemisch aus 0, 35 g Eisen, 2, 90g Platin und 2, 61 g Jod wird in eine Quarzampulle gefüllt, die evakuiert und zugeschmolzen wird. Danach wird die Ampulle in einen Ofen gestellt und darin 1 h lang bei einer Temperatur von 3000C gehalten.
Dann wird die Temperatur allmählich im Laufe von 4 h auf 600 C gebracht und 8 h lang auf diesem Niveau gehalten. Danach wird die Ampulle abgekühlt und geöffnet. Das Eisenjodid wird durch Waschen mit Wasser entfernt. Der Rückstand wird getrocknet. Dieser besteht aus 3, 1 g reinem, pulverförmigem Eisenplatin FePt.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Herstellung einer chemischreinen, feinkristallinenVerbindungvomTyp A'A". in dem A'und A" Elemente der Hauptgruppe VIII des Periodensystems, von denen mindestens eines Eisen, Kobalt oder Nickel ist, und x und y ganze Zahlen kleiner als 5 darstellen, durch Erhitzen eines Gemisches, das die Reaktionskomponenten A'und A" enthält, dadurch gekennzeichnet, dass
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Reaktionsmasse enthält.