RU2019509C1 - Process for preparing yttrium-barium-copper oxide - Google Patents

Process for preparing yttrium-barium-copper oxide Download PDF

Info

Publication number
RU2019509C1
RU2019509C1 SU914949370A SU4949370A RU2019509C1 RU 2019509 C1 RU2019509 C1 RU 2019509C1 SU 914949370 A SU914949370 A SU 914949370A SU 4949370 A SU4949370 A SU 4949370A RU 2019509 C1 RU2019509 C1 RU 2019509C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
barium
yttrium
copper
precipitate
copper oxide
Prior art date
Application number
SU914949370A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.П. Данилов
О.Н. Краснобаева
Т.А. Носова
И.Б. Кудинов
В.А. Кецко
В.М. Новоторцев
А.В. Филатов
Е.А. Волков
Original Assignee
Институт общей и неорганической химии им.Н.С.Курнакова РАН
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 Институт общей и неорганической химии им.Н.С.Курнакова РАН filed Critical Институт общей и неорганической химии им.Н.С.Курнакова РАН
Priority to SU914949370A priority Critical patent/RU2019509C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2019509C1 publication Critical patent/RU2019509C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

FIELD: preparation of yttrium-barium-copper oxide Ba2Cu3O7-δ. SUBSTANCE: yttrium, barium and copper are precipitated in the form of an oxalate precipitate from a nitrite solution. In order to precipitate, the precipitant is a sodium-oxalate solution containing sodium hydroxide. The precipitation is carried out at a pH of 9.6-9.8. The precipitate is washed with water and alcohol heat treated at 800 C for 5 hr and at 920 C for 6 hr and is then subjected to oxidizing roasting in a stream of oxygen at 350 C. EFFECT: improved process. 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии материалов, обладающих высокотемпературной сверхпроводимостью (ВТСП), а именно к способам получения иттрий-барий-медь оксида YBa2Cu3O7-δ.The invention relates to the technology of materials having high temperature superconductivity (HTSC), and in particular to methods for producing yttrium-barium-copper oxide YBa 2 Cu 3 O 7-δ .

Известен способ получения данного соединения, путем механического смешения оксидов иттрия, меди и карбоната бария с последующим отжимом и многократными промежуточными перетираниями продуктов отжига (так называемый керамический способ синтеза). A known method for producing this compound by mechanical mixing of yttrium, copper and barium carbonate oxides with subsequent extraction and repeated intermediate grinding of annealing products (the so-called ceramic synthesis method).

Недостатками способа являются: длительность отжига (более 24 ч), сложность процесса, связанная с необходимостью проведения многократных промежуточных перетираний продукта отжига, а также трудность достижения химической однородности продукта. The disadvantages of the method are: the duration of the annealing (more than 24 hours), the complexity of the process associated with the need for multiple intermediate grinding of the annealing product, as well as the difficulty of achieving chemical uniformity of the product.

Известен также химический способ получения ВТСП оксида путем взаимодействия водного раствора нитратов иттрия, меди и бария с лимонной кислотой с последующим упариванием раствора до вязкого состояния, дегидратацией в вакууме и отжигом при 900-950оС в течение 2 ч.Also known chemical process for the preparation of HTSC oxide by reacting an aqueous solution of nitrates of yttrium, barium and copper with citric acid solution, followed by evaporation to a viscous state, by dehydrating in vacuo and annealing at 900-950 ° C for 2 hours.

Недостатки способа: способ требует длительного упаривания раствора при 75оС и не обеспечивает получения химически однородного продукта, о чем свидетельствуют данные рентгенофазового анализа (на рентгенограммах присутствуют линии примесных неидентифицированных фаз).The disadvantages of the method: the method requires a long evaporation of the solution at 75 about C and does not provide a chemically homogeneous product, as evidenced by the data of x-ray phase analysis (on the x-ray lines there are lines of impurity unidentified phases).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения иттрий-барий-медь оксида путем осаждения указанных металлов в виде оксалатов из водного раствора, содержащего их нитраты или ацетаты. Осаждение проводят щавелевой кислотой при рН 3,5-4,0 и комнатной температуре с последующим термическим разложением смеси оксалатов и отжигом продукта термолиза в токе кислорода при 950оС.Closest to the proposed technical solution is a method for producing yttrium-barium-copper oxide by precipitation of these metals in the form of oxalates from an aqueous solution containing their nitrates or acetates. Precipitation with oxalic acid is carried out at pH 3.5-4.0, at room temperature, followed by thermal decomposition of a mixture of oxalates and annealing thermolysis product in an oxygen stream at 950 ° C.

Способ позволяет сократить время термообработки получить более однородный продукт. The method allows to reduce the heat treatment time to obtain a more uniform product.

Недостаток способа заключается в сложности достижения стехиометрии по катионам (1:2:3): поскольку оксалат бария, в отличие от оксалатов иттрия и меди, при рН 3,5-4,0 заметно растворим, барий не полностью осаждается из раствора, а при рН выше 3,5 возрастает растворимость оксалата меди, что затрудняет получение осадка со строго стехиометрическим соотношением иттрий-барий-медь равным 1: 2: 3. Для достижения этого соотношения требуется аналитическое определение количества бария и меди, перешедших в осадок, и введение дополнительных количеств бария и меди, что усложняет процесс получения оксида YBaCu3O7-δ.The disadvantage of this method is the difficulty in achieving stoichiometry for cations (1: 2: 3): since barium oxalate, unlike yttrium and copper oxalates, is noticeably soluble at pH 3.5-4.0, barium does not completely precipitate from solution, but at pH above 3.5 increases the solubility of copper oxalate, which makes it difficult to obtain a precipitate with a strictly stoichiometric ratio of yttrium-barium-copper equal to 1: 2: 3. To achieve this ratio, an analytical determination of the amount of barium and copper transferred to the precipitate and the introduction of additional quantities barium and m unity, which complicates the process of producing oxide YBaCu 3 O 7-δ .

Целью изобретения является упрощение процесса. The aim of the invention is to simplify the process.

Указанная цель достигается тем, что иттрий-барий-медь-оксид получают путем взаимодействия раствора нитратов указанных катионов, взятых в атомном соотношении 1: 2:3, с раствором оксалата натрия, содержащим гидроксид натрия, при рН 9,6-9,8 с последующим термическим разложением полученного осадка и отжигом продукта термолиза в токе кислорода. This goal is achieved by the fact that yttrium-barium-copper-oxide is obtained by reacting a nitrate solution of these cations taken in an atomic ratio of 1: 2: 3 with a solution of sodium oxalate containing sodium hydroxide at a pH of 9.6-9.8 s subsequent thermal decomposition of the precipitate obtained and annealing of the thermolysis product in an oxygen stream.

Отличительными признаками изобретения является использование в качестве осадителя раствора оксалата натрия, содержащего гидроксид натрия, а также рН процесса. Distinctive features of the invention is the use as a precipitant of a solution of sodium oxalate containing sodium hydroxide, as well as the pH of the process.

Полученный при осаждении гидроксооксалатный осадок состава YBa2Cu3(C2O4)5-6(OH)1-3 ˙ mH2O промывают спиртом и подвергают термообработке при 800оС в течение 5-6 ч, затем при 980оС 6 ч и окислительному отжигу в токе кислорода, в результате чего образуется оксид YBa2Cu3O7-δ с температурой перехода в сверхпроводящее состояние Тс = 89-93 К, содержащий до 93% ВТСП фазы.The resulting precipitate during precipitation gidroksooksalatny composition YBa 2 Cu 3 (C 2 O 4) 5-6 (OH) 1-3 ˙ mH 2 O is washed with alcohol and then heat treated at 800 ° C for 5-6 hours, then at 980 ° C 6 hours and oxidative annealing in an oxygen stream, resulting in the formation of YBa 2 Cu 3 O 7-δ oxide with a transition temperature to the superconducting state T c = 89-93 K, containing up to 93% HTSC phase.

Сущность предполагаемого изобретения состоит в том, что при использовании в качестве осадителя раствора оксалата натрия, содержащего едкий натр, из раствора, содержащего нитраты Y, Ba, Cu в атомном отношении 1:2:3, осаждаются на средние оксалаты этих металлов, в том числе заметно растворимые в этих условиях оксалаты бария и меди, а смесь труднорастворимых двойных гидроксооксалатов иттрия-бария и иттрия-меди. Поскольку иттрий, барий, медь в этих условиях осаждаются практически полностью, атомное отношение их в осадке составляет 1:2:3, т.е. стехиометрия по катионам легко достигается. Осадок представляет собой однородную смесь двух гиодроксооксалатов одинаковой степени дисперсности, о чем свидетельствует характер седиментации осадка. При термообработке такой смеси в указанных выше условиях и окислительном отжиге образуется тройной ВТСП оксид YBa2Cu3O7-δ. Величина рН смеси при осаждении должна составлять 9,6-9,8. При меньших значениях рН барий осаждается не полностью, а при рН выше 9,8 не полностью осаждается медь, что приводит к нарушению стехиометрии осадков по катионам (см. таблицу).The essence of the proposed invention consists in the fact that when a sodium oxalate solution containing sodium hydroxide is used as a precipitant, from a solution containing Y, Ba, Cu nitrates in an atomic ratio of 1: 2: 3, they are deposited on the middle oxalates of these metals, including noticeably soluble barium and copper oxalates under these conditions, and a mixture of sparingly soluble double hydroxooxalates of yttrium-barium and yttrium-copper. Since yttrium, barium, and copper under these conditions are almost completely deposited, their atomic ratio in the precipitate is 1: 2: 3, i.e. cation stoichiometry is easily achieved. The precipitate is a homogeneous mixture of two hyodroxoxalates of the same degree of dispersion, as evidenced by the nature of sedimentation of the precipitate. Upon heat treatment of such a mixture under the above conditions and oxidative annealing, triple HTSC oxide YBa 2 Cu 3 O 7-δ is formed . The pH of the mixture during precipitation should be 9.6-9.8. At lower pH values, barium is not completely precipitated, and at a pH above 9.8, copper is not completely precipitated, which leads to a violation of the stoichiometry of precipitation by cations (see table).

П р и м е р. К 265 мл раствора, содержащего 4,4 г нитрата иттрия, 8,4 г нитрата бария и 9,0 г нитрата меди (II) (атомное отношение Y:Ba:Cu = 1:2:3) при 20оС приливают 360 мл раствора, содержащего 8,7 г оксалата натрия и 4 г едкого натра; рН смеси после образования осадка равен 9,0. Осадок промывают на фильтре 5 раз спиртом и 1 раз водой. Выход осадка 10,5. Степень осаждения Y, Ba, Cu более 99%. Атомное отношение в осадке по данным химического анализа Y: Ba: Cu = 1,0:2,00:3,00. Полученный осадок подвергают термообработке при 800оС в течение 5 ч, затем при 920оС в течение 6 ч и окислительному отжигу в токе кислорода при 950оС. В результате образуется тройной оксид иттрия-бария-меди с атомным соотношением Y:Ba:Cu = 1:2:3 и температурой перехода в сверхпроводящее состояние 89К; содержание сверхпроводящей фазы 92,5% . Условия осаждения и данные о составе гидроксооксалатных осадков, полученных в других примерах, представлены в таблице.PRI me R. To 265 ml of a solution containing 4.4 g of yttrium nitrate, 8.4 g of barium nitrate and 9.0 g of copper nitrate (II) (atomic ratio of Y: Ba: Cu = 1: 2: 3) at 20 ° C is poured 360 ml of a solution containing 8.7 g of sodium oxalate and 4 g of sodium hydroxide; The pH of the mixture after the formation of a precipitate is 9.0. The precipitate is washed on the filter 5 times with alcohol and 1 time with water. The precipitate yield of 10.5. The degree of deposition of Y, Ba, Cu more than 99%. The atomic ratio in the precipitate according to the chemical analysis of Y: Ba: Cu = 1.0: 2.00: 3.00. The resultant precipitate was subjected to heat treatment at 800 ° C for 5 hours, then at 920 ° C for 6 hours and oxidative annealing in an oxygen stream at 950 ° C. The result is a ternary oxide of yttrium-barium-copper atomic ratio of Y: Ba: Cu = 1: 2: 3 and the temperature of the transition to the superconducting state 89K; the content of the superconducting phase is 92.5%. The deposition conditions and data on the composition of hydroxo-oxalate precipitates obtained in other examples are presented in the table.

Таким образом, предложенный способ позволяет упростить достижение стехиометрии по катионам на стадии осаждения, по сравнению с прототипом, за счет практически полного осаждения иттрия, бария, меди. При этом отпадает необходимость аналитического определения степени осаждения бария и меди и дополнительного их введения в раствор для компенсации потерь, связанных с неполным осаждением. Thus, the proposed method allows to simplify the achievement of stoichiometry of cations at the deposition stage, in comparison with the prototype, due to the almost complete deposition of yttrium, barium, copper. This eliminates the need for an analytical determination of the degree of deposition of barium and copper and their additional introduction into the solution to compensate for losses associated with incomplete deposition.

Claims (1)

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИТТРИЙ-БАРИЙ-МЕДЬ ОКСИДАγ Ba2 Cu3 O7-δ , включающий осаждение иттрия, бария, меди в виде оксалатного осадка, его термическое разложение и отжиг в атмосфере кислорода, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, в качестве осадителя используют раствор оксалата натрия, содержащий гидроксид натрия, и процесс осаждения ведут до рН 9,6-9,8.METHOD FOR PRODUCING ITTRIUM-BARIUM-COPPER OXIDE γ Ba 2 Cu 3 O 7-δ , including the deposition of yttrium, barium, copper in the form of an oxalate precipitate, its thermal decomposition and annealing in an oxygen atmosphere, characterized in that, in order to simplify the process, as the precipitant use a solution of sodium oxalate containing sodium hydroxide, and the deposition process is carried out to a pH of 9.6 to 9.8.
SU914949370A 1991-06-25 1991-06-25 Process for preparing yttrium-barium-copper oxide RU2019509C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914949370A RU2019509C1 (en) 1991-06-25 1991-06-25 Process for preparing yttrium-barium-copper oxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914949370A RU2019509C1 (en) 1991-06-25 1991-06-25 Process for preparing yttrium-barium-copper oxide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2019509C1 true RU2019509C1 (en) 1994-09-15

Family

ID=21581305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU914949370A RU2019509C1 (en) 1991-06-25 1991-06-25 Process for preparing yttrium-barium-copper oxide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2019509C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2503621C2 (en) * 2012-01-10 2014-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный архитектурно-строительный университет" (ФГБОУ ВПО "ТюмГАСУ") Method of obtaining complex yttrium, barium and copper oxide

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Poeppel R.B., Flandermeyes B.K., Pusek J.M., Blum J.P., Fabrication of YBa(2)Cu(3)O(7-сигма) Superconducting ceramics Chemistry ofhigh - temperature Superconductors. (ACS Symp.Ser.), 1987, N 354, pp.261-266. *
Punn B., Chu C.T. Zhon L.W. et al., Properties of Superconductivins oxide prepared by the amorphons citrate process, Adv. Ceram. Mater., 1987, 2, N 3B, p.p.343-352. *
Wang X.Z., Henry M., Livage J. Rosenman J. The oxalate route to Superconducting YBa(2)Cu(3)O(7-сигма), *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2503621C2 (en) * 2012-01-10 2014-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный архитектурно-строительный университет" (ФГБОУ ВПО "ТюмГАСУ") Method of obtaining complex yttrium, barium and copper oxide

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3884395T2 (en) METHOD FOR PRODUCING SUPRAL LADDERS.
US4859652A (en) Method for preparation of high temperature superconductors using trichloroacetates
US4898851A (en) Process for making 90 k superconductors using a spray dried oxalate precursor
US4866031A (en) Process for making 90 K superconductors from acetate precursor solutions
US4861753A (en) Process for making superconductors using barium nitrate
EP0327044A1 (en) Superconductor and process for its production
RU2019509C1 (en) Process for preparing yttrium-barium-copper oxide
DE3739886A1 (en) SUPER LADDER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
US5376594A (en) Low temperature synthesis of YBA2CU308-X and other crystalline oxides
EP0366721A1 (en) Improved process for making 90 k superconductors
JPH0476323B2 (en)
US5071829A (en) Gel method for preparing high purity Bi-based 110K superconductor using oxalic acid
McHale et al. Simplified preparation of REBa 2 Cu 3 O 7− x via the acetate method
US5304536A (en) Process for making superconductor powder
RU2104939C1 (en) METHOD FOR PRODUCTION OF SUPERCONDUCTING MATERIAL MBa2Cu3O7-x
US5457088A (en) Process for the preparation of a semiconductor from an oxalate
EP0417627B1 (en) Process for preparing a superconductor
DE69314173T2 (en) Process for the production of oxide superconductor intermediates
RU1794057C (en) Process for preparing superconducting compound
EP0298646A2 (en) A process for the preparation of a crystalline compound having superconducting properties
CS271752B1 (en) Method of second and third group mixed metal oxides preparation
Mariani et al. Preparation of YBCO-Ag composites with low carbon contents by a wet method
DeSisto et al. J. Baglio*, K. Dwight and A. Wold* Department of Chemistry, Brown University Providence, RI 02912* GTE Labs, Inc., Waltham, MA 02254
De Guire et al. Guanidine oxalate: a new reagent for coprecipitation in the synthesis of multicomponent ceramics
EP0408258A2 (en) Aqueous coprecipitation methods for producing high temperature superconducting materials