RU2012141707A

RU2012141707A - Слоистые титанаты, способ их получения и применения

Info

Publication number: RU2012141707A
Application number: RU2012141707/05A
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Бритвин; Сергей Владимирович Кривовичев; Олег Иоханнесович Сийдра; Андрей Анатольевич Золотарев; Владислав Владимирович Гуржий; Ларья Валерьевна Спиридонова; Вульф Депмайер
Original assignee: Университет Христиана-Альбрехта, г. Киль
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2014-04-27
Also published as: RU2564339C2; EP2550238A1; WO2011116788A8; WO2011116788A1

Abstract

1. Слоистый титанат, имеющий химическую формулуkNH·mAO·(TiM)(OOHF)·nHO,где k, m, q, w, x, y и z - коэффициенты, меняющиеся от 0,01 до 0,5;n - целое число, где 0≤n≤5;A - по крайней мере, один катион, имеющий валентность от 1 до 3;M - по крайней мере, один металл, имеющий валентность от 1 до 7;содержащий химически связанный, не содержащий примесей анионов гидразин, входящий в межслоевое пространство титанатных слоев.2. Слоистый титанат по п.1, отличающийся тем, что, по крайней мере, один катион, имеющий валентность от 1 до 3 (A), выбирают из группы, состоящей из H, Li, Na, K, Rb, Cs, Tl, NR(аммоний или его органические производные), NROR (гидроксиламмоний или его органические производные), NR(гидразиний или его органические производные), HO (оксоний), Ag, Au, Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Hg, Hg, Sn, Pb, Ca, Sr, Ba.3. Слоистый титанат по п.1 или 2, отличающийся тем, что, по крайней мере, один металл, имеющий валентность от 1 до 7 (М), выбирают из группы, состоящей из Li, Mg, Al, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Sb, Hf, Ta, W, Ru, Rh, Pd, Os, Ir и Pt.4. Слоистый титанат по п.1 или 2, отличающийся тем, что величину межслоевого интервала выбирают в пределах от 0,8 нм до 1,1 нм.5. Слоистый титанат по п.1 или 2, отличающийся тем, что слоистый титанат имеет пластинки размером от 5 до 1000 нм.6. Способ получения слоистого титаната, заключающийся в приготовлении водного раствора, в котором в качестве источника титана берут титан или титанил [(TiO)], с концентрацией титана в водном растворе в пределах от 0,01 до 6 молей на литр, соединение, содержащее комплексобразующий ион, образующий стабильные комплексы с титаном; приготовлении щелочного раствора, содержащего гидразин (NH), гидрат гидразина (NH·HO) или водный раствор на основе гидразина или соли гидразина в �

Claims

1. Слоистый титанат, имеющий химическую формулу

kN₂H₄·mA_1-2O·(Ti_1-qM_q)(O_2-wOH_xF_y)_2-z·nH₂O,

где k, m, q, w, x, y и z - коэффициенты, меняющиеся от 0,01 до 0,5;

n - целое число, где 0≤n≤5;

A - по крайней мере, один катион, имеющий валентность от 1 до 3;

M - по крайней мере, один металл, имеющий валентность от 1 до 7;

содержащий химически связанный, не содержащий примесей анионов гидразин, входящий в межслоевое пространство титанатных слоев.

2. Слоистый титанат по п.1, отличающийся тем, что, по крайней мере, один катион, имеющий валентность от 1 до 3 (A), выбирают из группы, состоящей из H, Li, Na, K, Rb, Cs, Tl, NR₄ (аммоний или его органические производные), NR₃OR (гидроксиламмоний или его органические производные), N₂R₄ (гидразиний или его органические производные), H₃O (оксоний), Ag, Au, Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Hg, Hg, Sn, Pb, Ca, Sr, Ba.

3. Слоистый титанат по п.1 или 2, отличающийся тем, что, по крайней мере, один металл, имеющий валентность от 1 до 7 (М), выбирают из группы, состоящей из Li, Mg, Al, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Sb, Hf, Ta, W, Ru, Rh, Pd, Os, Ir и Pt.

4. Слоистый титанат по п.1 или 2, отличающийся тем, что величину межслоевого интервала выбирают в пределах от 0,8 нм до 1,1 нм.

5. Слоистый титанат по п.1 или 2, отличающийся тем, что слоистый титанат имеет пластинки размером от 5 до 1000 нм.

6. Способ получения слоистого титаната, заключающийся в приготовлении водного раствора, в котором в качестве источника титана берут титан или титанил [(TiO)²⁺], с концентрацией титана в водном растворе в пределах от 0,01 до 6 молей на литр, соединение, содержащее комплексобразующий ион, образующий стабильные комплексы с титаном; приготовлении щелочного раствора, содержащего гидразин (N₂H₄), гидрат гидразина (N₂H₄·H₂O) или водный раствор на основе гидразина или соли гидразина в любой растворимой форме, с концентрацией гидразина в щелочном растворе в пределах от 0,1 до 30,5 моля на литр, смешивании водного раствора со щелочным раствором и нагревании смеси до температуры кипения с последующим кипячением в течение от 0.1 минуты до 30 дней

7. Способ по 6, отличающийся тем, что нагревание смеси осуществляют в автоклаве в гидротермальных условиях в диапазоне температур от 110 до 300°C в течение от 1 мин до 30 дней.

8. Способ по п.6, отличающееся тем, что соединение, содержащее титан или титанил [(TiO)²⁺], выбирают из группы, состоящей из галогенидов TiX₄, где X=F, O, Br и I; солей титанила TiOX_2/n, где X - любой анион валентности n; солей и комплексов трехвалентного титана Ti³⁺; галогенотитановых кислот и их солей A_2/mTi[X_1-n(OH)_n]₆, где A - любой катион валентности m, X=F, Cl, Br, I, 0≤n≤1; любых комплексных соединений титана; любых титанорганических соединений, преимущественно арилоксидов или алкоксидов титана Ti(OR)_4-nX_n, где R - любой органический или металлоорганический радикал, преимущественно метил (CH₃), этил (C₂H₅), изомеры пропила (C₃H₇), изомеры бутила (C₄H₉), X=F, Cl, Br, I.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что концентрация титана в водном растворе, который содержит титан или титанил [(TiO)²⁺], в качестве источника берут титан в пределах от 0,1 до 1 моля на литр.

10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что комплексообразующий ион выбирают из группы: фторид-ионы в форме любого соединения, преимущественно HF (фтористоводородная кислота); фториды Aⁿ⁺F_n, где A - любой катион валентности n; гексафторотитановая кислота H₂TiF₆; гексагалогенотитанаты A_2/mTi(F_1-nX_n)₆, где A - любой катион валентности m,

X=F, Cl, Br, I, OH, 0≤n≤1); гидрофториды Aⁿ⁺F_n·mHF, где A - любой катион валентности n, 0≤m≤4); оксикарбоновые кислоты или их соли, преимущественно щавелевая, лимонная, яблочная, винная, тартроновая кислота или их соли.

11. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что концентрацию гидразина в щелочном растворе берут в пределах от 1 до 15 молей на литр.

12. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что щелочность достигается добавлением свободного гидразина или добавлением любой щелочи, преимущественно водного раствора NaOH, KOH или NH₃.

13 Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что смесь кипятят в течение 10-30 мин.

14. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что смесь обрабатывают в автоклаве в течение 2-24 ч.

15. Применение слоистых титанатов по п.1, полученных способом по п.6, в качестве носителя для подачи гидразина в гидразиновых топливных элементах прямого преобразования и/или в качестве субстратов для проведения неорганических, органических и биоорганических синтезов, где связанный гидразин используется в качестве активного компонента, и/или в качестве ионообменного материала и/или восстановительного сорбента для извлечения благородных металлов из промышленных растворов в качестве восстановителя для восстановления U, Pu, Np и Tc в отработавшем ядерном топливе, и/или в качестве прекурсора для синтеза нанокристаллических титанатов или в качестве катализатора, включая фотокатализаторы, и/или прекурсора для производства катализатора, и/или в качестве прекурсора для приготовления диоксида титана, включая допированный диоксид титана, и/или в качестве прекурсора для приготовления композитных наноматериалов, включая нанокомпозиты TiO₂-Se для улавливания паров ртути, и/или в качестве прекурсора для приготовления фрикционных материалов на основе слоистых титанатов.