PL235013B1 - Związek chemiczny o strukturze rutylu zawierający żelazo, tantal, wanad i tlen oraz sposoby wytwarzania związku chemicznego o strukturze rutylu zawierającego żelazo, tantal, wanad i tlen - Google Patents

Związek chemiczny o strukturze rutylu zawierający żelazo, tantal, wanad i tlen oraz sposoby wytwarzania związku chemicznego o strukturze rutylu zawierającego żelazo, tantal, wanad i tlen Download PDF

Info

Publication number
PL235013B1
PL235013B1 PL421009A PL42100917A PL235013B1 PL 235013 B1 PL235013 B1 PL 235013B1 PL 421009 A PL421009 A PL 421009A PL 42100917 A PL42100917 A PL 42100917A PL 235013 B1 PL235013 B1 PL 235013B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
vanadium
tantalum
oxide
oxygen
chemical compound
Prior art date
Application number
PL421009A
Other languages
English (en)
Other versions
PL421009A1 (pl
Inventor
Elżbieta Filipek
El Żbieta Filipek
Mateusz Piz
Grażyna Dąbrowska
Original Assignee
Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ West Pomeranian Szczecin Tech filed Critical Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority to PL421009A priority Critical patent/PL235013B1/pl
Publication of PL421009A1 publication Critical patent/PL421009A1/pl
Publication of PL235013B1 publication Critical patent/PL235013B1/pl

Links

Landscapes

  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest związek chemiczny o strukturze rutylu zawierający żelazo, tantal, wanad i tlen oraz sposoby wytwarzania związku chemicznego o strukturze rutylu zawierającego żelazo, tantal, wanad i tlen. Nowy związek chemiczny może znaleźć zastosowanie jako komponent do wytwarzania materiałów multiferroicznych używanych w elektronice czy robotyce oraz jako składnik katalizatorów reakcji utleniającego odwodornienia (ODH) różnych węglowodorów.
Znana jest z literatury V.K. Kapustkin, A. A. Fotiev, L.V. Zolotunkhina, R.N. Pletnev; Neorg. Mater., 13(11) (1977) 2065-2069 faza typu ograniczonego roztworu stałego, zawierająca żelazo, tantal, wanad i tlen o wzorze FexTaxV2-2xO4 dla 0,01 < x < 0,35 oraz sposób wytwarzania tej fazy. Faza FexTaxV2-2xO4 tworzy się w układzie FeTaO4-VO2 i wykazuje strukturę rutylu. FexTaxV2-2xO4 otrzymuje się poprzez ogrzewanie mieszanin FeTaO4 i VO2 zgodnie z równaniem reakcji: xFeTaO4 + 2(1-x)VO2 = FexTaxV2-2xO4. Mieszaniny FeTaO4 i VO2 o składzie odpowiadającym wartości x z przedziału 0,01 < x < 0,35 homogenizuje się, formuje w pastylki, a następnie ogrzewa w opróżnionych, zatopionych kwarcowych ampułach w temperaturze 1100°C w czasie od 40 do 50 godzin.
Z literatury M.I. Isasi, L.M. Veiga, A. Jerez, M.L. Lopez, C. Pico; J. Mater. Chem., 1(6) (1991) 1027-1029 oraz E. Filipek, G. Dąbrowska; J. Mater. Sci., 42 (2007) 4905-4915 oraz E. Filipek, G. Dąbrowska, M. Piz; J. Alloy. Compd., 490 (2010) 93-97 oraz J. Isasi, L. Veiga, C. Pico; J. Mater. Sei. Lett. 15 (1996) 1022-1024 oraz G. Dąbrowska, E. Filipek, M. Piz; Ceram. Int., 41 (2015) 12560-12567, znane są także związki chemiczne o strukturze rutylu, zawierające trzy różne metale i tlen o wzorach sumarycznych: CrSbVO6, FeSbVO6, CrSbSnO6 i FeSbSnO6, które otrzymuje się m.in. z mieszanin odpowiednich tlenków metali Cr2O3/V2O4/Sb2O5; Cr2O3/V2O5/Sb2O4; Fe2O3/V2O5/Sb2O4,
Cr2O3/SnO2/Sb2O5; Fe2O3/SnO2/Sb2O4, poprzez ich ujednoradnianie, formowanie w pastylki oraz etapowe wygrzewanie i chłodzenie w opróżnionych zatopionych ampułach lub w atmosferze powietrza lub/i gazu inertnego. Mieszaniny tlenków ogrzewa się w czasie kilkudziesięciu godzin w temperaturach nie przekraczających 1200°C i chłodzi do temperatury pokojowej.
Z polskich opisów patentowych nr 220458 oraz 221648 znane są także fazy typu roztworu stałego o nieograniczonej rozpuszczalności składników układów: CrSbVO6-FeSbVO6 i CrSbSnO6-FeSbSnO6 o strukturze rutylu i wzorach ogólnych Cr1-xFexSbVO6 i Cr1-xFexSbSnO6 dla 0,00 < x < 1,00. Fazy te otrzymuje się zarówno z mieszanin związków CrSbVO6 z FeSbVO6 i CrSbSnO6 z FeSbSnO6, jak i z mieszanin odpowiednich tlenków: tlenku chromu(III), tlenku żelaza(III), tlenku wanadu(V) z tetratlenkiem diantymonu w atmosferze odtlenionego argonu oraz tlenku chromu(III), tlenku żelaza(III), tlenku cyny(IV) z tetratlenkiem diantymonu w atmosferze powietrza. Odpowiednie mieszaniny substratów ujednorodnia się, wygrzewa co najmniej w kilku etapach w zakresach temperatur od 600 do 1200°C oraz chłodzi do temperatury pokojowej otrzymując ostatecznie Cr1-xFexSbVO6 lub Cr1-xFexSbSnO6.
Związek chemiczny o strukturze rutylu, według wynalazku, zawierający żelazo, tantal, wanad i tlen, o wzorze FeTaVO6, o zawartości tlenku żelaza(III) 25,00% molowych, tlenku tantalu(V) 25,00% molowych, tlenku wanadu(IV) 50,00% molowych, w przeliczeniu na składniki układu potrójnego tlenków: tlenek żelaza(III) - tlenek tantalu(V) - tlenek wanadu(IV).
Nowy związek można otrzymać co najmniej dwoma sposobami.
Sposób wytwarzania związku, zawierającego żelazo, tantal, wanad i tlen według wynalazku polegający na mieszaniu i ujednorodnianiu, charakteryzuje się tym, że miesza się Fe2O3 w ilości 25,00% molowych, Ta2Os w ilości 25,00% molowych i VO2 w ilości 50,00% molowych, następnie ujednorodnia się przez ucieranie, po czym otrzymaną mieszaninę tlenków wygrzewa się w atmosferze argonu w zakresie temperatur od 973 do 1198K, w czasie od 60 do 180 godzin, ochładza się do temperatury pokojowej, otrzymując związek o wzorze FeTaVO6. Korzystnie mieszaninę po ujednorodnieniu pastylkuje się i wygrzewa w pięciu etapach, przy czym po każdym etapie pastylki rozciera się i ponownie pastylkuje. Korzystnie pastylki ochładza się wolno do temperatury pokojowej.
Inny sposób według wynalazku polega na tym, że miesza się związki FeTaO4 i VO2 w stosunku molowym 1:1, następnie ujednorodnia się przez ucieranie, po czym otrzymaną mieszaninę związków wygrzewa w atmosferze argonu w zakresie temperatur 1173 do 1198K w czasie 36 godzin, ochładza się do temperatury pokojowej, otrzymując związek o wzorze FeTaVO6. Korzystnie mieszaninę po ujednorodnieniu pastylkuje się i wygrzewa w trzech etapach, przy czym po każdym etapie pastylki rozciera się i ponownie pastylkuje.
Nowy związek chemiczny o wzorze FeTaVO6 wykazuje strukturę rutylu, to jest krystalizuje w układzie tetragonalnym i należy do grupy przestrzennej P42/mnm.
PL 235 013 Β1
Parametry komórki elementarnej nowej fazy o wzorze FeTaVC>6 obliczone przy użyciu programu ΕΧΡΟ wynoszą:
a = 0,4643 nm, b = 0,4643 nm, c = 0,3023 nm, V= 0,0652 nm3.
Nowy związek ma barwę grafitową i jest trwały termicznie w atmosferze argonu do 1225±10°C. Związek ten może znaleźć zastosowanie jako komponent do wytwarzania materiałów multiferroicznych stosowanych w elektronice czy robotyce oraz jako składnik katalizatorów reakcji utleniającego odwodornienia (ODH) różnych węglowodorów.
Przedmiot wynalazku bliżej objaśniają następujące przykłady, a charakterystykę rentgenowską związku w zakresie kątowym 20 od 10 do 70° przedstawiono w tabeli.
Przykład 1
Mieszaninę tlenków o składzie Fe2O3 w ilości 25,00% molowych, Ta2O5 w ilości 25,00% molowych i VO2 w ilości 50,00% molowych, ujednoradnia się przez ucieranie i najlepiej pastylkuje. Próbki w postaci pastylek ogrzewa się w atmosferze argonu, w kilku etapach, przy czym po każdym etapie próbki chłodzi się powoli do temperatury pokojowej, rozciera, a następnie najlepiej ponownie pastylkuje. Próbki przygotowane z tlenków wygrzewano w następujących etapach:
- w pierwszym etapie próbki wygrzewa się w temperaturze 973K przez 12h,
- w drugim etapie próbki wygrzewa się w temperaturze 1073K przez 12h,
- w trzecim etapie w 1173K przez 12h,
- w czwartym w 1188K przez 12h,
- w piątym etapie próbki wygrzewa się w temperaturze 1198K przez 12 godzin.
Nowy związek chemiczny o strukturze rutylu zawierający żelazo, tantal, wanad i tlen otrzymuje się według przykładu 1 zgodnie z równaniem reakcji:
Fe2O3(s> + Ta2O5(s> + 2 VO2<s) = 2 FeTaVO6(s>
Przykład 2
Równomolową mieszaninę tantalanu(V) żelaza(lll) - FeTaCM (otrzymanego zgodnie z danymi literaturowymi: F.A. Rozhdestvenskii, M.G. Zuev, A.A. Fotiev, „Tantalates of trivalent metals”, Nauka, Moscow 1986) z tlenkiem wanadu(IV) - VO2, ujednorodnia się przez ucieranie i najlepiej pastylkuje. Próbki w postaci pastylek ogrzewa się w atmosferze argonu w kilku etapach, przy czym po każdym etapie próbki chłodzi się powoli do temperatury pokojowej, rozciera a następnie najlepiej ponownie pastylkuje. Próbki z FeTaO4 i VO2 wygrzewano w następujących etapach:
- w pierwszym etapie próbki wygrzewa się w temperaturze 1173K przez 12h,
- w drugim etapie próbki wygrzewa się w temperaturze 1188K przez 12h,
- w trzecim etapie 1198K przez 12h.
Nowy związek chemiczny o strukturze rutylu zawierający żelazo, tantal, wanad i tlen otrzymuje się według przykładu 2 zgodnie z równaniem reakcji:
FeTaO4(S) + νθ2(5) = FeTaVO6(s)

Claims (5)

1. Związek chemiczny o strukturze rutylu, zawierający żelazo, tantal, wanad i tlen o wzorze FeTaVO6 o zawartości tlenku żelaza(lll) 25,00% molowych, tlenku tantalu(V) 25,00% molowych, tlenku wanadu(IV) 50,00% molowych, w przeliczeniu na składniki układu potrójnego tlenków: tlenek żelaza(lll) - tlenek tantalu(V) - tlenek wanadu(IV).
2. Sposób wytwarzania związku chemicznego zawierającego żelazo, tantal, wanad tlen polegający na mieszaniu i ujednorodnianiu, znamienny tym, że miesza się Fe2O3 w ilości 25,00% molowych, Ta2O5 w ilości 25,00% molowych i VO2 w ilości 50,00% molowych, następnie ujednorodnia się przez ucieranie, po czym otrzymaną mieszaninę tlenków wygrzewa się w atmosferze argonu w zakresie temperatur od 973 do 1198K, w czasie od 60 do 180 godzin, ochładza się do temperatury pokojowej, otrzymując związek o wzorze FeTaVO6.
3. Sposób wytwarzania związku według zastrz. 2, znamienny tym, że mieszaninę po ujednorodnieniu pastylkuje się i wygrzewa w pięciu etapach, przy czym po każdym etapie pastylki rozciera się i ponownie pastylkuje.
4. Sposób wytwarzania związku chemicznego zawierającego żelazo, tantal, wanad i tlen polegający na mieszaniu i ujednorodnianiu, znamienny tym, że miesza się związki FeTaO4 i VO2
PL 235 013 Β1 w stosunku molowym 1:1, następnie ujednorodnia się przez ucieranie, po czym otrzymaną mieszaninę związków wygrzewa w atmosferze argonu w zakresie temperatur 1173 do 1198K w czasie 36 godzin, ochładza się do temperatury pokojowej, otrzymując związek o wzorze FeTaVO6.
5. Sposób wytwarzania związku według zastrz.4, znamienny tym, że mieszaninę po ujednorodnieniu pastylkuje się i wygrzewa w trzech etapach, przy czym po każdym etapie pastylki rozciera się i ponownie pastylkuje.
Tabela
Charakterystyka XRD FeTaVOe
Lp. d [nm] Vlo [%] hkl 1 0,3283 100 1 1 0 2 0,2533 69 1 0 1 3 0,2321 20 2 0 0 4 0,2224 6 1 1 1 5 0,2077 2 2 1 0 6 0,1712 52 2 1 1 7 0,1641 15 2 2 0 8 0,1511 4 002 9 0,1468 11 3 1 0 10 0,1378 13 3 0 1
PL421009A 2017-03-28 2017-03-28 Związek chemiczny o strukturze rutylu zawierający żelazo, tantal, wanad i tlen oraz sposoby wytwarzania związku chemicznego o strukturze rutylu zawierającego żelazo, tantal, wanad i tlen PL235013B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL421009A PL235013B1 (pl) 2017-03-28 2017-03-28 Związek chemiczny o strukturze rutylu zawierający żelazo, tantal, wanad i tlen oraz sposoby wytwarzania związku chemicznego o strukturze rutylu zawierającego żelazo, tantal, wanad i tlen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL421009A PL235013B1 (pl) 2017-03-28 2017-03-28 Związek chemiczny o strukturze rutylu zawierający żelazo, tantal, wanad i tlen oraz sposoby wytwarzania związku chemicznego o strukturze rutylu zawierającego żelazo, tantal, wanad i tlen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL421009A1 PL421009A1 (pl) 2018-10-08
PL235013B1 true PL235013B1 (pl) 2020-05-18

Family

ID=63688102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL421009A PL235013B1 (pl) 2017-03-28 2017-03-28 Związek chemiczny o strukturze rutylu zawierający żelazo, tantal, wanad i tlen oraz sposoby wytwarzania związku chemicznego o strukturze rutylu zawierającego żelazo, tantal, wanad i tlen

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL235013B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL421009A1 (pl) 2018-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Collado et al. Synthesis, structures, and thermal expansion of the La2W2− xMoxO9 series
Thieme et al. New family of materials with negative coefficients of thermal expansion: the effect of MgO, CoO, MnO, NiO, or CuO on the phase stability and thermal expansion of solid solution phases derived from BaZn2Si2O7
Thakral et al. Investigation of visible light photocatalytic behavior of Bi4V2O11− δ and BIMEVOX (ME= Al, Ga) oxides
Roth et al. Pyrochlore formation, phase relations, and properties in the CaO–TiO2–(Nb, Ta) 2O5 systems
Ziemniak et al. Immiscibility in the NiFe2O4–NiCr2O4 spinel binary
Sarin et al. Effect of transition-metal-ion doping on high temperature thermal expansion of 3: 2 mullite—An in situ, high temperature, synchrotron diffraction study
Ling et al. Syntheses, structures, and properties of Ag4 (Mo2O5)(SeO4) 2 (SeO3) and Ag2 (MoO3) 3SeO3
PL235013B1 (pl) Związek chemiczny o strukturze rutylu zawierający żelazo, tantal, wanad i tlen oraz sposoby wytwarzania związku chemicznego o strukturze rutylu zawierającego żelazo, tantal, wanad i tlen
Kaur et al. Effect of two different sites substitution on structural and optical properties of Bi4V2O11− δ
Uniyal et al. Polyaminocarboxylate promoted synthesis of Hafnium/Zirconium substituted anion excess In2O3: Structure, optical and electrical conductivity properties
Szubka et al. Revisiting properties of CaCoSinO2n+ 2. Crystal and electronic structure
Muan Equilibrium relations in the system NiO–TiO2 in the temperature range 1300 to 1750 C
Ling et al. Synthesis, structures, and phase transitions of barium bismuth iridium oxide perovskites Ba2BiIrO6 and Ba3BiIr2O9
Tan et al. Phase equilibria in the Bi2O3-CuO-Nb2O5 ternary system
Vats et al. Preparation and structure of BiCrTeO6: A new compound in Bi–Cr–Te–O system. Thermal expansion studies of Cr2TeO6, Bi2TeO6 and BiCrTeO6
Udovic et al. Formation and decomposition of the Bi2TeO6 compound
Nikasch et al. Phase relations and lattice parameters in the system SrO–BaO–Nb2O5 focusing on SBN (SrxBa1− xNb2O6)
JP5778264B2 (ja) 置換酸化ニオブスズ顔料
Tabero et al. Synthesis, thermal stability and unknown properties of Fe1–xAlxVO4 solid solution
Borik et al. Electron paramagnetic resonance study of Ce doped partially stabilized ZrO2 crystals
Wróbel et al. Phase stabilization and electrical characterisation in the pseudo-binary system Bi2ZrO5–Bi2VO5. 5− δ
Jiang et al. Effect of Mg–Doping on Glaze Crystallization Inhibition in Ni–Doped Al2TiO5 Pigments Synthesized by Non–Hydrolytic Sol–Gel Process
Péter et al. Characterization of potassium lithium niobate (KLN) ceramic system
Park et al. Phase formation stages of MgTa2O6 and Pb (Mg1/3Ta2/3) O3
Bosacka New indium lead (II) vanadate (V) in Pb2V2O7–InVO4 system and its characterization