PL240270B1 - Method for electrosynthesis of silver (II) sulfate (VI) and the product obtained by this method - Google Patents

Method for electrosynthesis of silver (II) sulfate (VI) and the product obtained by this method Download PDF

Info

Publication number
PL240270B1
PL240270B1 PL416026A PL41602616A PL240270B1 PL 240270 B1 PL240270 B1 PL 240270B1 PL 416026 A PL416026 A PL 416026A PL 41602616 A PL41602616 A PL 41602616A PL 240270 B1 PL240270 B1 PL 240270B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
silver
electrode
product
sulphate
sulfate
Prior art date
Application number
PL416026A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL416026A1 (en
Inventor
Piotr POŁCZYŃSKI
Piotr Połczyński
Rafał JURCZAKOWSKI
Rafał Jurczakowski
Piotr J. Leszczyński
Wojciech Grochala
Zoran MAZEJ
Zoran Mazej
Original Assignee
Jožef Stefan Institute
Univ Warszawski
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 Jožef Stefan Institute, Univ Warszawski filed Critical Jožef Stefan Institute
Priority to PL416026A priority Critical patent/PL240270B1/en
Priority to PCT/IB2016/001280 priority patent/WO2017042624A1/en
Priority to PL16794402.4T priority patent/PL3347309T3/en
Priority to EP16794402.4A priority patent/EP3347309B1/en
Priority to LTEPPCT/IB2016/001280T priority patent/LT3347309T/en
Priority to CA2998293A priority patent/CA2998293C/en
Publication of PL416026A1 publication Critical patent/PL416026A1/en
Publication of PL240270B1 publication Critical patent/PL240270B1/en

Links

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

PL 240 270 B1PL 240 270 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób elektrochemicznej syntezy grubokrystalicznego siarczanu(VI) srebra(ll) o wysokiej czystości oraz produkt otrzymany tym sposobem.The subject of the invention is a method of electrochemical synthesis of high-purity coarse-crystalline silver (II) sulfate and the product obtained in this way.

Siarczan(VI) srebra(ll) to czarne, ciało stałe wrażliwe na wilgoć po raz pierwszy otrzymane w 2009 roku [Angew. Chem. Int. Ed, 49 (2010) 1683]. Jest to antyferromagnetyczny materiał półprzewodnikowy o wąskiej przerwie energetycznej (1,4 ± 0,3 eV), o największej bezwzględnej wartości stałej nadwymiany magnetycznej (217 K) spośród znanych siarczanów metali przejściowych [Angew. Chem. Int. Ed, 49 (2010) 1683], oraz o najniższej temperaturze rozkładu termicznego spośród znanych siarczanów metali [Chem. Eur. J., 17 (2011) 10524). Siarczan(VI) srebra(ll) to jedyny znany obecnie nieorganiczny związek dwu wartościowego srebra, który nie zawiera atomów fluoru.Silver (II) sulfate is a black, moisture-sensitive solid first obtained in 2009 [Angew. Chem. Int. Ed, 49 (2010) 1683]. It is an antiferromagnetic semiconductor material with a narrow band gap (1.4 ± 0.3 eV), with the highest absolute value of constant magnetic overexposure (217 K) among the known transition metal sulphates [Angew. Chem. Int. Ed, 49 (2010) 1683], and with the lowest temperature of thermal decomposition among known metal sulphates [Chem. Eur. J., 17 (2011) 10524). Silver (II) sulfate is the only currently known inorganic divalent silver compound that does not contain fluorine atoms.

Siarczan(VI) srebra(ll) wykazuje bardzo silne właściwości utleniające ze względu na zawartość atomów srebra na +2 stopniu utlenienia. Potencjał redoks pary Ag(ll)/Ag(l) wynosi około 2 V względem standardowej elektrody wodorowej. Ze względu na bardzo silne właściwości utleniające siarczan(VI) srebra(ll) musi być przechowywany w bezwodnej atmosferze ochronnej w naczyniach wykonanych z perfluorowanych materiałów syntetycznych.Silver (II) sulphate (VI) shows very strong oxidizing properties due to the content of silver atoms in the +2 oxidation state. The redox potential of the Ag (II) / Ag (I) pair is approximately 2 volts relative to a standard hydrogen electrode. Due to its very strong oxidizing properties, silver (II) sulphate must be stored in a water-free protective atmosphere in vessels made of perfluorinated synthetic materials.

Siarczan(VI) srebra(ll) może znaleźć zastosowanie jako selektywny czynnik utleniający w syntezie organicznej [polskie zgłoszenie patentowe nr P.413922] lub do utylizacji odpadów węglowodorowych i materiałów niebezpiecznych. Produktem redukcji siarczanu srebra(ll) jest wodorosiarczan(VI) srebra(l), rzadziej dwusiarczan(VI) srebra(l).Silver (II) sulphate can be used as a selective oxidizing agent in organic synthesis [Polish patent application no. P.413922] or for the disposal of hydrocarbon waste and hazardous materials. The product of the reduction of silver (II) sulfate is silver (l) bisulfate (VI), less often silver (l) disulfate (VI).

Znane są dwie metody chemicznej syntezy siarczanu(VI) srebra(ll) [Angew. Chem. Int. Ed, 49 (2010) 1683]. Obie metody obejmują chemiczną modyfikację prekursorów zawierających atomy srebra(ll).Two methods are known for the chemical synthesis of silver (II) sulfate [Angew. Chem. Int. Ed, 49 (2010) 1683]. Both methods involve the chemical modification of precursors containing silver (II) atoms.

Pierwsza metoda przewiduje reakcję metatezy pomiędzy Ag(SbF6)2 i K2SO4 w roztworze bezwodnego fluorowodoru:The first method involves a metathesis reaction between Ag (SbF6) 2 and K2SO4 in an anhydrous hydrogen fluoride solution:

Ag(SbF6)2(aHF) + K2SO4(aHF) ^ AgSO4 Φ + 2 KSbF6(aHF)Ag (SbF6) 2 (aHF) + K2SO4 (aHF) ^ AgSO4 Φ + 2 KSbF6 (aHF)

Produkt tej reakcji zawiera siarczan(VI) srebra(ll) zanieczyszczony znaczącymi ilościami KSbF6, którego nie daje się usunąć z produktu. Siarczan(VI) srebra(ll) otrzymany tą metodą nie nadaje się do żadnych zastosowań chemicznych ze względu na obecność zanieczyszczeń.The product of this reaction contains silver (II) sulfate contaminated with significant amounts of KSbF6, which cannot be removed from the product. Silver (II) sulphate obtained by this method is not suitable for any chemical use due to the presence of impurities.

Druga znana metoda syntezy siarczanu(VI) srebra(ll) zakłada reakcję wypierania lotnego kwasu zachodzącą pomiędzy AgF2 i H2SO4 w roztworze bezwodnego kwasu siarkowego(VI):The second known method for the synthesis of silver (VI) sulphate (VI) assumes a volatile acid displacement reaction between AgF2 and H2SO4 in a solution of anhydrous sulfuric acid (VI):

AgF2 + H2SO4 ^ AgSO4 4 + 2 HF tAgF2 + H2SO4 ^ AgSO4 4 + 2 HF m

Produkt tej reakcji zawiera siarczan(VI) srebra(Il) zanieczyszczony związkami srebra(l) takimi jak Ag2S2O7 oraz Ag2SO4. Podobnie jak w przypadku poprzedniej metody syntezy, siarczanu srebra(ll) nie da się oczyścić z zanieczyszczeń obecnych w produkcie. Należy jednak stwierdzić, że czystość siarczanu(VI) srebra(ll) otrzymanego w reakcji AgF2 i H2SO4 jest zdecydowanie wyższa niż czystość produktu reakcji Ag(SbF6)2 i K2SO4.The product of this reaction contains silver sulfate (II) contaminated with silver compounds (I) such as Ag2S2O7 and Ag2SO4. As with the previous synthesis method, silver (II) sulfate cannot be cleaned of impurities present in the product. However, it should be noted that the purity of silver (II) sulphate obtained in the reaction of AgF2 and H2SO4 is much higher than the purity of the reaction product Ag (SbF6) 2 and K2SO4.

Obie znane dotąd reakcje syntezy siarczanu(VI) srebra(ll) nie pozwalają na otrzymanie produktu w postaci czystej. Sam produkt jest drobnokrystalicznym ciałem stałym. Dodatkowo, znaczącą niedogodnością tych metod syntezy, jest konieczność stosowania niebezpiecznego pierwiastkowego fluoru na etapie syntezy prekursorów reakcji [AgF2 lub Ag(SbF6)2]. Niewątpliwą wadą obu metod syntezy jest generowanie odpadów zawierających fluor, które są trudne do utylizacji.Both the previously known reactions for the synthesis of silver (II) sulphate do not allow the product to be obtained in a pure form. The product itself is a fine crystalline solid. In addition, a significant disadvantage of these synthesis methods is the need to use hazardous elemental fluorine in the synthesis of the precursors of the reaction [AgF2 or Ag (SbF6) 2]. The undoubted disadvantage of both synthesis methods is the generation of fluorine-containing waste, which is difficult to utilize.

Istnieje niezaspokojone zapotrzebowanie na sposób syntezy siarczanu(VI) srebra(ll), który pozwalałby na otrzymanie produktu wolnego od zanieczyszczeń. Proces syntezy nie powinien wymagać stosowania prekursorów otrzymywanych z wykorzystaniem niebezpiecznych odczynników chemicznych i nie powinien generować odpadów trudnych do utylizacji. Sposób według wynalazku eliminuje niedogodności znane ze stanu techniki.There is an unmet need for a method for the synthesis of silver (II) sulfate which allows a product free of impurities to be obtained. The synthesis process should not require the use of precursors obtained with the use of hazardous chemical reagents and should not generate waste difficult to utilize. The method according to the invention overcomes the disadvantages known from the state of the art.

Istota wynalazkuThe essence of the invention

Sposób elektrochemicznej syntezy siarczanu(VI) srebra(ll), według wynalazku, charakteryzuje się tym, że prowadzi się elektrolizę siarczanu(VI) srebra(l) lub wodorosiarczanu(VI) srebra(l) rozpuszczonego w wodnym roztworze kwasu siarkowego(VI) o stężeniu powyżej 90%, korzystnie w roztworze o stężeniu wyższym niż 95%, najkorzystniej w roztworze o stężeniu 96%, stosując układ trójelektrodowy, gdzie jako elektrodę pracującą stosuje się elektrodę wykonaną z domieszkowanego tlenku cyny:The method of electrochemical synthesis of silver (II) sulphate (VI), according to the invention, is characterized in that the electrolysis of silver (l) sulphate (VI) or silver (l) bisulphate (VI) dissolved in an aqueous solution of sulfuric acid (VI) is carried out with a concentration of more than 90%, preferably a solution of more than 95%, most preferably a solution of 96%, using a three-electrode system where the working electrode is an electrode made of doped tin oxide:

PL 240 270 B1PL 240 270 B1

ITO albo FTO, jako elektrodę pomocnicą stosuje się elektrodę wykonaną z blachy srebrnej albo platynowej, a jako elektrodę odniesienia stosuje się nasyconą elektrodę siarczanowo srebrową w 100% kwasie siarkowym o potencjale 815 mV względem standardowej elektrody wodorowej (NHE), przy czym elektrolizę prowadzi się w atmosferze obojętnej, korzystnie w atmosferze argonu lub azotu, z domieszką heksafluorku siarki(VI), przy potencjale wyższym niż 2,5 V względem standardowej elektrody wodorowej (NHE), korzystnie przy potencjale w zakresie 2,6-3,8 V względem standardowej elektrody wodorowej (NHE), a otrzymany stały produkt elektrolizy przemywa się ciekłym bezwodnym fluorowodorem, w wyniku czego otrzymuje się gruboziarnisty siarczan(VI) srebra(ll) w postaci czarnego proszku o wielkości krystalitów w zakresie 20-1000 μm, korzystnie 20-500 μm.ITO or FTO, an electrode made of silver or platinum sheet is used as the auxiliary electrode, and the reference electrode is a saturated silver sulfate electrode in 100% sulfuric acid with a potential of 815 mV compared to the standard hydrogen electrode (NHE), the electrolysis being carried out in in an inert atmosphere, preferably in an argon or nitrogen atmosphere, doped with sulfur hexafluoride (VI), at a potential higher than 2.5 V relative to a standard hydrogen electrode (NHE), preferably at a potential in the range of 2.6-3.8 V relative to a standard electrode Hydrogen chloride (NHE), and the obtained solid electrolysis product is washed with liquid anhydrous hydrogen fluoride to obtain a coarse silver (II) sulfate in the form of a black powder with a crystallite size in the range of 20-1000 µm, preferably 20-500 µm.

Siarczan(VI) srebra(ll) otrzymany sposobem elektrochemicznej syntezy opisanym powyżej, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że jest produktem grubokrystalicznym o wielkości krystalitów w zakresie 20-1000 μm, korzystnie 20-500 μm.The silver (II) sulfate obtained by the electrochemical synthesis method described above according to the invention is characterized in that it is a coarse-crystalline product with a crystallite size in the range of 20-1000 µm, preferably 20-500 µm.

Sposób elektrochemicznej syntezy siarczanu(VI) srebra(ll) oraz produkt otrzymany tym sposobem zostały poniżej opisane szczegółowo, w przykładach wykonania, z odniesieniem do załączonego rysunku, na którym:The method of electrochemical synthesis of silver (II) sulphate and the product obtained by this method are described in detail below, in working examples, with reference to the accompanying drawing, in which:

Fig. 1 przedstawia schemat układu elektrochemicznego do elektrochemicznej syntezy siar- czanu(VI) srebra(ll) sposobem według wynalazku, gdzie WE to elektroda pracująca, CE to elektroda pomocnicza, a REF to elektroda odniesienia;Fig. 1 is a schematic diagram of an electrochemical system for the electrochemical synthesis of silver (II) sulfate by the method of the invention, where WE is the working electrode, CE is the auxiliary electrode and REF is the reference electrode;

Fig. 2 przedstawia fotografię mokrego produktu otrzymanego sposobem elektrochemicznej syntezy siarczanu(VI) srebra(ll) według wynalazku;Fig. 2 is a photograph of a wet product obtained by the electrochemical synthesis of silver (II) sulfate according to the invention;

Fig. 3 przedstawia fotografię SEM suchego produktu otrzymanego sposobem elektrochemicznej syntezy siarczanu(VI) srebra(ll) według wynalazku;Fig. 3 is a SEM photograph of a dry product obtained by the electrochemical synthesis of silver (II) sulfate according to the invention;

Fig. 4 przedstawia wynik analizy elementarnej (EDS) próbki produktu otrzymanej sposobem elektrochemicznej syntezy siarczanu(VI) srebra(ll) według wynalazku;Fig. 4 shows the result of an elemental analysis (EDS) of a product sample obtained by the electrochemical synthesis of silver (II) sulfate according to the invention;

Fig. 5 przedstawia strukturę krystaliczną siarczanu(VI) srebra(ll) w widokach wzdłuż różnych osi krystalograficznych;Fig. 5 shows the crystal structure of silver (II) sulfate in views along different crystallographic axes;

Fig. 6 przedstawia porównanie dyfraktogramów proszkowych próbek siarczanu(Vl) srebra(ll) otrzymanych klasycznymi metatetycznymi sposobami syntezy [Angew. Chem. Int Ed., 49 (2010) 1683] oraz próbki otrzymanej sposobem według wynalazku z dyfraktogramem wygenerowanym na podstawie struktury krystalicznej siarczanu(VI) srebra(ll) [ CrystEngComm, 15 (2013) 192]; λ = 1,789 A;Fig. 6 shows a comparison of the powder diffraction patterns of silver (II) sulphate (VI) samples obtained by classical metathetic synthesis methods [Angew. Chem. Int Ed., 49 (2010) 1683] and a sample obtained by the method of the invention with a diffractogram generated on the basis of the crystal structure of silver (II) sulfate [CrystEngComm, 15 (2013) 192]; λ = 1.789 A;

Fig. 7 przedstawia widmo spektroskopii Ramana zarejestrowane przy wzbudzeniu promieniowaniem 632 nm próbki produktu otrzymanej sposobem elektrochemicznej syntezy siarczanu(VI) srebra(ll) według wynalazku;Fig. 7 shows the Raman spectrum recorded under excitation of 632 nm radiation of a product sample obtained by the electrochemical synthesis of silver (II) sulfate according to the invention;

Fig. 8 przedstawia profil rozkładu termicznego próbki produktu otrzymanej sposobem elektrochemicznej syntezy siarczanu(VI) srebra(ll) według wynalazku.Fig. 8 shows the thermal decomposition profile of a product sample obtained by the electrochemical synthesis of silver (II) sulfate according to the invention.

Szczegółowy opis wynalazkuDetailed Description of the Invention

Elektrosyntezę siarczanu(VI) srebra(ll) prowadzi się w układzie trójelektrodowym w roztworze dwukrotnie destylowanego stężonego kwasu siarkowego(VI). Optymalnie stężenie roztworu kwasu siarkowego wynosi co najmniej 95%. Jako elektrodę pracującą stosuje się elektrodę wykonaną z domieszkowanego tlenku cyny (ITO, FTO). Jako elektrodę pomocnicą stosuje się elektrodę wykonaną blachy srebrnej o rozwiniętej powierzchni rzeczywistej większej niż powierzchnia rzeczywista elektrody pracującej. Powierzchnię elektrody pomocniczej modyfikuje się przed prowadzeniem elektrolizy poprzez rozwijanie powierzchni rzeczywistej. Jako elektrodę odniesienia stosuje się nasyconą elektrodę siarczanowo srebrową (ang. saturated silver sulfate electrode) w 100% kwasie siarkowym o potencjale 815 mV względem standardowej elektrody wodorowej [J. Phys. Chem. C, 117 (2013) 20689).The electrosynthesis of silver (VI) sulphate (VI) is carried out in a three-electrode system in a solution of twice-distilled concentrated sulfuric acid (VI). Optimally, the concentration of the sulfuric acid solution is at least 95%. As the working electrode, an electrode made of doped tin oxide (ITO, FTO) is used. An electrode made of silver sheet with a developed real surface larger than the real surface of the working electrode is used as the auxiliary electrode. The surface of the auxiliary electrode is modified prior to electrolysis by unrolling the real surface. A saturated silver sulfate electrode in 100% sulfuric acid with a potential of 815 mV relative to the standard hydrogen electrode is used as the reference electrode [J. Phys. Chem. C, 117 (2013) 20689).

Elektrosyntezę siarczanu(VI) srebra(ll) prowadzi się w atmosferze obojętnej w celu wyeliminowania możliwości kontaktu produktu z wilgocią atmosferyczną, ponieważ siarczan(VI) srebra(ll) rozkłada się w kontakcie z wodą. Jako gaz ochronny stosuje się argon lub azot o wysokiej czystości. Zaobserwowano, że pokrycie powierzchni roztworu kwasu siarkowego(VI) warstwą heksafluorku siarki(VI) dodatkowo zmniejsza ryzyko kontaktu syntezowanego siarczanu(VI) srebra(ll) z wilgocią atmosferyczną. Możliwe jest prowadzenie elektrosyntezy siarczanu(VI) srebra(ll) z wykorzystaniem czystego heksafluorku siarki(VI) jako gazu ochronnego.The electrosynthesis of silver (II) sulfate is carried out in an inert atmosphere in order to prevent the product from coming into contact with atmospheric moisture, because silver (II) sulfate decomposes on contact with water. Argon or high-purity nitrogen is used as the protective gas. It was observed that coating the surface of the sulfuric acid solution with a layer of sulfur hexafluoride (VI) additionally reduces the risk of contact of the synthesized silver sulfate (VI) with atmospheric moisture. It is possible to carry out the electrosynthesis of silver (VI) sulphate using pure sulfur hexafluoride as protective gas.

Prekursorem syntezy jest siarczan(IV) srebra(l) lub wodorosiarczan(VI) srebra(l). Są to niegroźne związki chemiczne, które są łatwe do otrzymania i tanie. Siarczan(lV) srebra(l) lub wodorosiarczan(VI) srebra(l) dobrze rozpuszczają się w kwasie siarkowym, co jest korzystne dla prowadzonego procesu.The synthesis precursor is silver sulfate (IV) (l) or silver bisulfate (VI) (l). They are harmless chemicals that are easy to obtain and cheap. Silver sulphate (l) or silver bisulphate (l) dissolve well in sulfuric acid, which is favorable for the process.

PL 240 270 B1PL 240 270 B1

Elektrosyntezę siarczanu(VI) srebra(ll) prowadzi się przy silnie anodowym potencjale przekraczającym formalny potencjał redoks pary Ag(ll)/Ag(l). W 96% kwasie siarkowym(VI) potencjał redoks pary Ag(ll)/Ag(l) wynosi około 2,6 V [Chem. Comm., 49 (2013) 7463).The electrosynthesis of silver (II) sulfate (VI) is carried out at a strongly anodic potential exceeding the formal redox potential of the Ag (II) / Ag (I) pair. In 96% sulfuric acid (VI), the redox potential of the Ag (II) / Ag (I) pair is about 2.6 V [Chem. Comm., 49 (2013) 7463).

Elektrosyntezę siarczanu(VI) srebra(ll) prowadzi się korzystnie w dwukrotnie destylowanym kwasie siarkowym(VI) o wysokim stężeniu, co najmniej 95%. Dwukrotna destylacja kwasu siarkowego jest niezbędna ze względu na konieczność zapewnienia wysokiej czystości środowiska reakcji w czasie prowadzenia procesu elektrosyntezy siarczanu(VI) srebra(ll). Zaobserwowano, że optymalną wydajność procesu otrzymuje się przy zastosowaniu 100% kwasu siarkowego(VI). Z uwagi na trudności w otrzymaniu dwukrotnie destylowanego 100% kwasu, proces zoptymalizowano do 96% kwasu siarkowego(VI), który jest materiałem tanim i trwałym.The electrosynthesis of silver (II) sulfate is preferably carried out in high-concentration, at least 95%, double-distilled sulfuric acid (VI). The double distillation of sulfuric acid is necessary due to the need to ensure high purity of the reaction medium during the electrosynthesis of silver (II) sulphate. It has been observed that the optimal process yield is obtained with 100% sulfuric acid. Due to the difficulty of obtaining 100% double distilled acid, the process was optimized to 96% sulfuric acid, which is a cheap and durable material.

W wyniku elektrolizy roztworu siarczanu(IV) srebra(l) lub wodorosiarczanu(VI) srebra(l) powstaje żółty roztwór wodorosiarczanu(VI) srebra(ll) solwatowanego kwasem siarkowym, czyli roztwór zawierający ugrupowania kompleksowe Ag(HSO4)2(H2SO4)2 [J. Phys. Chem., 117 (2013) 20689]. Okres półtrwania ugrupowania kompleksowego Ag(HSO4)2(H2SO4)2 wynosi około 10 s w 100% kwasie siarkowym(VI). Wyznaczono, że jest to wartość maksymalna okresu półtrwania ugrupowania kompleksowego Ag(HSO4)2(H2SO4)2. Po przekroczeniu stężenia granicznego z żółtego roztworu Ag(HSO4)2(H2SO4)2wytrąca się czarny osad siarczanu(VI) srebra(ll) i osiada na dnie naczynia, w którym prowadzona jest synteza. Produkt elektrosyntezy przemywa się bezwodnym fluorowodorem w celu odmycia kwasu siarkowego(VI).As a result of electrolysis of a solution of silver (l) sulphate (IV) or silver (l) hydrogen sulphate (VI), a yellow solution of silver (ll) bisulphate (VI) solvated with sulfuric acid is formed, i.e. a solution containing complex groups Ag (HSO4) 2 (H2SO4) 2 [J. Phys. Chem., 117 (2013) 20689]. The half-life of the Ag (HSO4) 2 (H2SO4) 2 complex moiety is about 10 s in 100% sulfuric acid (VI). It was determined that this is the maximum half-life of the Ag (HSO4) 2 (H2SO4) 2 complex moiety. After exceeding the limit concentration, a black precipitate of silver (II) sulphate (VI) precipitates from the yellow Ag (HSO4) 2 (H2SO4) 2 solution and settles on the bottom of the vessel in which the synthesis is carried out. The electrosynthesis product is washed with anhydrous hydrogen fluoride to remove sulfuric (VI) acid.

Sposób według wynalazku pozwala na powtórne wykorzystanie produktu redukcji siarczanu(VI) srebra(ll), co pozwala na cykliczne stosowanie tego materiału jako czynnika utleniającego bez konieczności ponoszenia dodatkowych nakładów materiałowych do jego syntezy. Głównym kosztem odtworzenia siarczanu(VI) srebra(ll) jest koszt energii elektrycznej.The method according to the invention allows for the reuse of the reduction product of silver (II) sulfate, which allows cyclical use of this material as an oxidizing agent without the need to incur additional material costs for its synthesis. The main cost of replacing silver (II) sulphate is the cost of electricity.

W wyniku prowadzenia syntezy elektrochemicznej siarczanu(VI) srebra(ll) nie powstają żadne niebezpieczne związki chemiczne, które byłyby trudne do utylizacji. Sposób syntezy według wynalazku nie wymaga wykorzystania substratów otrzymywanych z wykorzystaniem niebezpiecznych odczynników chemicznych, takich jak pierwiastkowy fluor.As a result of the electrochemical synthesis of silver (II) sulphate, no hazardous chemical compounds are formed, which would be difficult to utilize. The method of synthesis according to the invention does not require the use of substrates obtained with the use of hazardous chemicals such as elemental fluorine.

Sposób elektrochemicznej syntezy siarczanu(VI) srebra(ll) według wynalazku pozwala na otrzymanie produktu z wydajnością sięgającą 69% względem wykorzystanego ładunku elektrycznego. Sposób według wynalazku jest wysokowydajny i przyjazny środowisku.The method of electrochemical synthesis of silver (II) sulphate according to the invention allows to obtain the product with the efficiency reaching 69% in relation to the used electric charge. The method according to the invention is highly efficient and environmentally friendly.

Siarczan(VI) srebra(ll) otrzymany sposobem według wynalazku jest produktem grubokrystalicznym o wielkości krystalitów w zakresie 20-500 μm. Największe zaobserwowane kryształy siarczanu(VI) srebra(ll) otrzymanego sposobem według wynalazku miały wielkość przekraczającą 1 mm długości.Silver (II) sulphate obtained by the process of the invention is a coarse-crystalline product with a crystallite size in the range of 20-500 μm. The largest observed silver (VI) sulfate crystals obtained by the method according to the invention had a size exceeding 1 mm in length.

Siarczan(VI) srebra(ll) otrzymany sposobem według wynalazku charakteryzuje się bardzo wysoką czystością, o czym świadczą wyniki badań morfologii proszku oraz analiz chemicznych, s pektroskopowych i strukturalnych przedstawione w Tabeli 1 i na rysunku Fig. 3, Fig. 4, Fig. 6, Fig. 7 oraz Fig. 8. Dzięki temu, siarczan(VI) srebra(ll) może być wykorzystywany jako selektywny czynnik utleniający w syntezie organicznej lub jako czynnik utleniający do utylizacji odpadów węglowodorowych i materiałów niebezpiecznych.Silver (II) sulphate obtained by the method according to the invention is characterized by a very high purity, as evidenced by the results of the powder morphology tests and chemical, pectroscopic and structural analyzes presented in Table 1 and Fig. 3, Fig. 4, Fig. 6, Fig. 7 and Fig. 8. Thus, silver (II) sulphate can be used as a selective oxidizing agent in organic synthesis or as an oxidizing agent for the disposal of hydrocarbon waste and hazardous materials.

Wynalazek został opisany poniżej w przykładzie wykonania z odniesieniem do rysunku oraz tabeli poniżej.The invention is described below in an embodiment with reference to the drawing and the table below.

P r z y k ł a d 1. Przeprowadzono elektrosyntezę siarczanu(VI) srebra(ll) sposobem według wynalazku. Elektrolizę prowadzono w aparaturze szklanej. Aparatura składała się z dwóch części połączonych porowatym spiekiem szklanym (Fig. 1). Aparatura szklana została przemyta dwukrotnie destylowanym kwasem siarkowym(VI), następnie przemyta wodą, po czym znów dwukrotnie destylowanym kwasem siarkowym(VI). Zastosowano układ trójelektrodowy: elektroda pracująca (WE) wykonana z ETO, elektroda pomocnica (CE) w postaci blachy srebrnej o powierzchni rzeczywistej 300 cm2, elektroda odniesienia (REF): nasycona elektroda siarczanowo-srebrowa w 100% kwasie siarkowym o potencjale 815 mV względem standardowej elektrody wodorowej (NHE). Elektrodę pracującą i elektrodę odniesienia umieszczono w części aparatury, w której prowadzono elektrolizę; w drugiej części znajdowała się elektroda pomocnicza. Do układu reakcyjnego wprowadzono roztwór siarczanu(VI) srebra(l) w 96% kwasie siarkowym(VI). Układ reakcyjny szczelnie zamknięto i wprowadzono atmosferę ochronną argonu o czystości 6,7. Powierzchnię roztworu pokryto warstwą heksafluorku siarki(VI). Prowadzono elektrolizę przy potencjale w zakresie 2,6-3,8 V względem standardowej elektrody wodorowej (NHE), W trakcie prowadzenia procesu bezbarwny roztwór kwasu siarkowego zabarwił się na żółto, a następnieExample 1. The electrosynthesis of silver (II) sulfate was carried out by the method according to the invention. The electrolysis was carried out in glass apparatus. The apparatus consisted of two parts joined by a porous sintered glass (Fig. 1). The glass apparatus was washed with twice distilled sulfuric acid (VI), then washed with water, and then again with twice distilled sulfuric acid (VI). A three-electrode system was used: working electrode (WE) made of ETO, auxiliary electrode (CE) in the form of a silver plate with a real surface of 300 cm 2 , reference electrode (REF): saturated silver sulphate electrode in 100% sulfuric acid with a potential of 815 mV against standard hydrogen electrode (NHE). The working and reference electrodes were placed in the part of the apparatus where electrolysis was performed; in the second part there was an auxiliary electrode. A solution of silver (I) sulfate in 96% sulfuric acid was introduced into the reaction system. The reaction system was sealed and an argon protective atmosphere of 6.7 purity was introduced. The surface of the solution was covered with a layer of sulfur hexafluoride (VI). The electrolysis was carried out at a potential in the range of 2.6-3.8 V against a standard hydrogen electrode (NHE). During the process, a colorless solution of sulfuric acid turned yellow, and then

Claims (2)

PL 240 270 BI z roztworu zaczął się wytrącać czarny osad, który zbierał się na dnie naczynia reakcyjnego. Po zakończeniu elektrolizy, mokry produkt (Fig. 2) przemyto bezwodnym fluorowodorem, który odpędzono pod próżnią otrzymując suchy produkt końcowy (Fig. 3). Otrzymany produkt poddano analizom chemicznym, spektroskopowym i strukturalnym. Wyniki analiz przedstawiono w Tabeli 1 oraz na rysunku Fig. 4, Fig. 6, Fig. 7 oraz Fig. 8. Produkt reakcji zidentyfikowano jako siarczan(VI) srebra(ll). W produkcie nie wykryto znacznych ilości zanieczyszczeń.A black precipitate began to form from the solution which was collected at the bottom of the reaction vessel. Upon completion of the electrolysis, the wet product (Fig. 2) was washed with anhydrous hydrogen fluoride which was stripped in vacuo to give a dry end product (Fig. 3). The obtained product was subjected to chemical, spectroscopic and structural analyzes. The results of the analyzes are shown in Table 1 and in Fig. 4, Fig. 6, Fig. 7 and Fig. 8. The reaction product was identified as silver sulphate (II). No significant amounts of impurities were detected in the product. Tabela 1. Wynik analizy elementarnej (EDS) próbki produktu otrzymanej sposobem elektrochemicznej syntezy siarczanu(VWI) srebra(ll) według wynalazku pierwiastek zawartość wagowa zawartość atomowa eksperyment teoria błąd eksperyment teoria srebro 57,43% 52,89% 1,89% 19,81% 16,66% siarka 16,16% 15,72% 0,59% 18,75% 16,66% tlen 26,42% 31,38% 3,19% 61,44% 66,66%Table 1. The result of the elemental analysis (EDS) of the product sample obtained by the electrochemical synthesis of silver (II) sulphate (VWI) according to the invention. weight content the atomic content of the experiment theory mistake experiment silver theory 57.43% 52.89% 1.89% 19.81% 16.66% sulfur 16.16% 15.72% 0.59% 18.75% 16.66% oxygen 26.42% 31.38% 3.19% 61.44% 66.66% Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Sposób elektrochemicznej syntezy siarczanu(VI) srebra(ll), znamienny tym, że prowadzi się elektrolizę siarczanu(VI) srebra(l) lub wodorosiarczanu(VI) srebra(l) rozpuszczonego w wodnym roztworze kwasu siarkowego(VI) o stężeniu powyżej 90%, korzystnie w roztworze o stężeniu wyższym niż 95%, najkorzystniej w roztworze o stężeniu 96%, stosując układ trójelektrodowy, gdzie jako elektrodę pracującą stosuje się elektrodę wykonaną z domieszkowanego tlenku cyny; ITO albo FTO, jako elektrodę pomocnicą stosuje się elektrodę wykonaną z blachy srebrnej albo platynowej, a jato elektrodę odniesienia stosuje się nasyconą elektrodę siarczanowe srebrową w 100% kwasie siarkowym o potencjale 815 mV względem standardowej elektrody wodorowej (NHE), przy czym elektrolizę prowadzi się w atmosferze obojętnej, korzystnie w atmosferze argonu lub azotu, z domieszką heksafluorku siarki(VI), przy potencjale wyższym niż 2,5 V względem standardowej elektrody wodorowej (NHE), korzystnie przy potencjale w zakresie 2,6-3,8 V względem standardowej elektrody wodorowej (NHE), a otrzymany stały produkt elektrolizy przemywa się ciekłym bezwodnym fluorowodorem, w wyniku czego otrzymuje się grubokrystaliczny siarczan(VI) srebra(ll) w postaci czarnego proszku o wielkości krystalitów w zakresie 20-1000 pm, korzystnie 20-500 pm.1. The method of electrochemical synthesis of silver (l) sulphate (VI), characterized by electrolysis of silver (l) sulphate (VI) or silver (l) bisulphate (VI) dissolved in an aqueous solution of sulfuric acid (VI) with a concentration greater than 90%, preferably in a solution with a concentration greater than 95%, most preferably in a solution with a concentration of 96%, using a three-electrode system where the working electrode is an electrode made of a doped tin oxide; ITO or FTO, an electrode made of silver or platinum sheet is used as the auxiliary electrode, and the reference electrode is a saturated silver sulphate electrode in 100% sulfuric acid with a potential of 815 mV compared to a standard hydrogen electrode (NHE), the electrolysis being carried out in in an inert atmosphere, preferably in an argon or nitrogen atmosphere, doped with sulfur hexafluoride (VI), at a potential higher than 2.5 V relative to a standard hydrogen electrode (NHE), preferably at a potential in the range of 2.6-3.8 V relative to a standard electrode Hydrogen chloride (NHE), and the obtained solid electrolysis product is washed with liquid anhydrous hydrogen fluoride to obtain a coarse crystalline silver (II) sulfate in the form of a black powder with a crystallite size in the range of 20-1000 µm, preferably 20-500 µm. 2. Siarczan(VI) srebra(ll) otrzymany sposobem elektrochemicznej syntezy zgodnie z zastrzeżeniem 1, znamienny tym, że jest produktem grubokrystalicznym o wielkości krystalitów w zakresie 20-1000 pm, korzystnie 20-500 pm.2. Silver (II) sulfate obtained by the electrochemical synthesis according to claim 1, characterized in that it is a coarse-crystalline product with a crystallite size in the range of 20-1000 µm, preferably 20-500 µm.
PL416026A 2015-09-11 2016-02-04 Method for electrosynthesis of silver (II) sulfate (VI) and the product obtained by this method PL240270B1 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL416026A PL240270B1 (en) 2016-02-04 2016-02-04 Method for electrosynthesis of silver (II) sulfate (VI) and the product obtained by this method
PCT/IB2016/001280 WO2017042624A1 (en) 2015-09-11 2016-09-12 Methods for obtaining salts of silver(ii) and hydrates thereof, products obtained by the methods and use of the same
PL16794402.4T PL3347309T3 (en) 2015-09-11 2016-09-12 Methods for obtaining salts of silver(ii) and hydrates thereof, products obtained by the methods and use of the same
EP16794402.4A EP3347309B1 (en) 2015-09-11 2016-09-12 Methods for obtaining salts of silver(ii) and hydrates thereof, products obtained by the methods and use of the same
LTEPPCT/IB2016/001280T LT3347309T (en) 2015-09-11 2016-09-12 Methods for obtaining salts of silver(ii) and hydrates thereof, products obtained by the methods and use of the same
CA2998293A CA2998293C (en) 2015-09-11 2016-09-12 Methods for obtaining salts of silver(ii) and hydrates thereof, products obtained by the methods and use of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL416026A PL240270B1 (en) 2016-02-04 2016-02-04 Method for electrosynthesis of silver (II) sulfate (VI) and the product obtained by this method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL416026A1 PL416026A1 (en) 2017-08-16
PL240270B1 true PL240270B1 (en) 2022-03-07

Family

ID=59579298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL416026A PL240270B1 (en) 2015-09-11 2016-02-04 Method for electrosynthesis of silver (II) sulfate (VI) and the product obtained by this method

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL240270B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL416026A1 (en) 2017-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Makola et al. Facile fabrication of a metal-free 2D–2D Nb2CTx@ g-C3N4 MXene-based Schottky-heterojunction with the potential application in photocatalytic processes
JP6298956B2 (en) Synthesis of bis (fluorosulfonyl) imide
Mazánek et al. Tuning of fluorine content in graphene: towards large-scale production of stoichiometric fluorographene
Huang et al. Bi 2 O 2 (OH)(NO 3) as a desirable [Bi 2 O 2] 2+ layered photocatalyst: strong intrinsic polarity, rational band structure and {001} active facets co-beneficial for robust photooxidation capability
Yakovlev et al. Thermally expanded graphite: Synthesis, properties, and prospects for use
Chen et al. The dominant {001} facet-dependent enhanced visible-light photoactivity of ultrathin BiOBr nanosheets
JP6609562B2 (en) Method for producing graphene
Yein et al. Piezo-potential induced molecular oxygen activation of defect-rich MoS2 ultrathin nanosheets for organic dye degradation in dark
Mi et al. Building of anti-restack 3D BiOCl hierarchitecture by ultrathin nanosheets towards enhanced photocatalytic activity
EP3004423A1 (en) Electrochemical process for production of graphene
Mikrut et al. Spectroelectrochemical characterization of euhedral anatase TiO2 crystals–Implications for photoelectrochemical and photocatalytic properties of {001}{100} and {101} facets
JPWO2012090390A1 (en) Optical semiconductor and manufacturing method thereof, optical semiconductor device, photocatalyst, hydrogen generation device and energy system
Haupt Organic and inorganic fluorine chemistry: methods and applications
Krtil et al. Oxidation of Acetonitrile‐Based Electrolyte Solutions at High Potentials: An In Situ Fourier Transform Infrared Spectroscopy Study
Peng et al. Degradation of trichloroethylene by photoelectrochemically activated persulfate
TWI415973B (en) Method of electrolytically synthesizing nitrogen trifluoride
Xue et al. Insights into the improved photocatalytic performance of fluorine surface modified mpg-C3N4 at room temperature under aqueous conditions
Aghamohammadi et al. Electrochemical synthesis of fluorinated graphene nanoplatelets in electrolytes containing hydrofluoric acid and TiO2 nanoparticles
Whitener et al. Activation of radical addition to graphene by chemical hydrogenation
PL240270B1 (en) Method for electrosynthesis of silver (II) sulfate (VI) and the product obtained by this method
Nagakawa et al. In situ synthesis of CdS/CdWO 4 nanorods core–shell composite via acid dissolution
Połczyński et al. Efficient Electrosynthesis of AgIISO4: A Powerful Oxidizer and Narrow Band Gap Semiconductor
Miyoshi et al. Photochemical properties of PbS Microcrystallites prepared in Nafion
Novoselova et al. Cationic catalysis during the discharge of carbonate anions in molten salts
JPWO2011046139A1 (en) Fluorine storage device