RU2182894C2 - Method of production of ceramics y-ba-cu-o by combined precipitation from concentrated solutions - Google Patents

Method of production of ceramics y-ba-cu-o by combined precipitation from concentrated solutions Download PDF

Info

Publication number
RU2182894C2
RU2182894C2 RU2000120498/03A RU2000120498A RU2182894C2 RU 2182894 C2 RU2182894 C2 RU 2182894C2 RU 2000120498/03 A RU2000120498/03 A RU 2000120498/03A RU 2000120498 A RU2000120498 A RU 2000120498A RU 2182894 C2 RU2182894 C2 RU 2182894C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
concentration
mol
precipitate
mole
Prior art date
Application number
RU2000120498/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000120498A (en
Inventor
А.К. Шиков
А.П. Емельянов
И.И. Акимов
М.П. Шепелькова
О.Н. Рослякова
Original Assignee
Государственный научный центр Российской Федерации Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. академика А.А. Бочвара
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 Государственный научный центр Российской Федерации Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. академика А.А. Бочвара filed Critical Государственный научный центр Российской Федерации Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. академика А.А. Бочвара
Priority to RU2000120498/03A priority Critical patent/RU2182894C2/en
Publication of RU2000120498A publication Critical patent/RU2000120498A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2182894C2 publication Critical patent/RU2182894C2/en

Links

Landscapes

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

Abstract

FIELD: inorganic chemistry, technology of inorganic materials. SUBSTANCE: invention relates to method of production of ceramics Y-Ba-Cu-O of different composition, among that with high- temperature superconductivity. Method involves preliminary preparing barium nitrite solution in concentration 2.27-2.90 mole/l, mixed solution of yttrium and copper nitrate in total concentration 2.73-3.55 mole/l. Both solutions are poured in to oxalic acid solution in concentration 0.92-1.14 mole/l taken as a precipitant followed by addition of ammonia aqueous solution in concentration 13- 14 mole/l to brought about pH value at precipitation 3.3-7.3. The prepared mixture is kept for 2-3 h, not less. Solution is filtered , precipitate is dried and thermic treatment is carried out. Method provides the increased yield of oxalate precipitate by 3.6-fold from 1 l of reaction mixture, broadening range of pH values from 0.2 to 4 where the complete precipitation of all three elements is occurred, elimination of precipitate washing out from impurities, preparing the product with high content of the main phase. EFFECT: improved method of production, increased output of method. 4 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к технологии неорганических материалов, конкретно к способу получения Y-Ba-Cu-О керамики различного состава, в том числе обладающей высокотемпературной сверхпроводимостью (ВТСП). The present invention relates to the technology of inorganic materials, specifically to a method for producing Y-Ba-Cu-O ceramics of various compositions, including high-temperature superconductivity (HTSC).

К этому классу ВТСП материалов относятся соединения YВа2Сu3О7-х (Y-123), YBa2Cu3,5O7,5-x (Y-247), YBa2Cu4О8 (Y-124). Кроме того, при получении ВТСП керамики часто используется соединение Y2BaCuO5 (Y-211), т.н. "зеленая фаза", не обладающее сверхпроводящими свойствами.This class of HTSC materials includes compounds YВа 2 Сu 3 О 7-х (Y-123), YBa 2 Cu 3,5 О 7,5-x (Y-247), YBa 2 Cu 4 О 8 (Y-124) . In addition, in the preparation of HTSC ceramics, the compound Y 2 BaCuO 5 (Y-211), the so-called "green phase" without superconducting properties.

Известен способ получения Y-Ba-Cu-О керамики путем совместного осаждения из растворов [1], который заключается в одновременном осаждении компонентов в виде малорастворимых соединений, отделении осадка от маточного раствора, его сушке и термической обработке. В качестве солей для приготовления растворов чаще всего используют нитраты иттрия, бария и меди. После точного определения концентраций элементов в индивидуальных растворах эти растворы смешивают в определенных пропорциях. Однако общая (суммарная) концентрация солей в смешанном растворе лимитируется низкой растворимостью Ва(NО3)3, из-за чего исходные растворы получаются весьма разбавленными, а это сказывается на производительности способа, т.е. на количестве осадка, получаемого из единицы объема реакционной смеси. Например, при температуре 25oС предельная общая концентрация смешанного раствора нитратов с соотношением катионов Y:Ва:Сu-1:2:3 не превышает 10 мас.%. Повышение температуры до 100oС незначительно увеличивает растворимость тройной системы. Только применение высоких температур и давлений дает ощутимый эффект. Так, приготовление раствора нитратов иттрия, бария и меди с мольным соотношением 1:2:3 в автоклаве при давлении 100 МПа и температуре 200oС позволяет увеличить суммарную концентрацию до 46,5 мас.%.A known method of producing Y-Ba-Cu-O ceramics by co-precipitation from solutions [1], which consists in the simultaneous precipitation of components in the form of sparingly soluble compounds, separation of the precipitate from the mother liquor, drying and heat treatment. Yttrium, barium and copper nitrates are most often used as salts for the preparation of solutions. After accurately determining the concentrations of the elements in individual solutions, these solutions are mixed in certain proportions. However, the total (total) concentration of salts in the mixed solution is limited by the low solubility of Ba (NO 3 ) 3 , which is why the initial solutions are very diluted, and this affects the productivity of the method, i.e. on the amount of precipitate obtained from a unit volume of the reaction mixture. For example, at a temperature of 25 o With the maximum total concentration of a mixed solution of nitrates with a ratio of cations Y: Ba: Cu-1: 2: 3 does not exceed 10 wt.%. Raising the temperature to 100 o With slightly increases the solubility of the ternary system. Only the use of high temperatures and pressures gives a tangible effect. So, the preparation of a solution of yttrium, barium and copper nitrates with a molar ratio of 1: 2: 3 in an autoclave at a pressure of 100 MPa and a temperature of 200 o C allows you to increase the total concentration to 46.5 wt.%.

Для устранения этого недостатка применяют более растворимые соли бария: нитрит Ва(NО2)2 и ацетат Bа(СН3СОО)2. При использовании Ва(NО2)2 общая растворимость солей несколько увеличивается и за счет этого производительность можно повысить в 1,5 раза. Применение Ва(СН3СОО)2 дает примерно такое же увеличение суммарной концентрации. Однако при общей концентрации компонентов > 0,6 моль/л растворы становятся неустойчивыми.To eliminate this drawback, more soluble barium salts are used: nitrite Ba (NO 2 ) 2 and acetate Ba (CH 3 COO) 2 . When using Ba (NO 2 ) 2, the total solubility of salts slightly increases, and due to this, productivity can be increased by 1.5 times. The use of Ba (CH 3 COO) 2 gives about the same increase in total concentration. However, with a total component concentration> 0.6 mol / L, the solutions become unstable.

Для совместного осаждения в качестве осадителя часто используют соли щавелевой кислоты (оксалаты аммония, калия или натрия). Известно [2], что при использовании насыщенного раствора оксалата аммония (5 мас.%), взятого с 30% избытком, из смешанного раствора нитратов с концентрацией Y - 0,01 моль/л, Ва - 0,02 моль/л, Сu - 0,03 моль/л при рН 2,38-2,53 осаждают смесь оксалатов. Осадок отделяют центрифугированием, сушат и отжигают при 860oС в течение 6 ч. Из недостатков следует отметить низкую полноту осаждения элементов (не более 90%), а также малую производительность по причине использования разбавленных растворов нитратов и осадителя.For co-precipitation, oxalic acid salts (ammonium, potassium or sodium oxalates) are often used as precipitants. It is known [2] that when using a saturated solution of ammonium oxalate (5 wt.%) Taken with a 30% excess, from a mixed solution of nitrates with a concentration of Y is 0.01 mol / l, Ba is 0.02 mol / l, Cu - 0.03 mol / l at a pH of 2.38-2.53 precipitated a mixture of oxalates. The precipitate is separated by centrifugation, dried and annealed at 860 o C for 6 hours. Of the shortcomings, it should be noted the low completeness of the deposition of elements (not more than 90%), as well as low productivity due to the use of dilute solutions of nitrates and precipitant.

Известен также способ [3] осаждения металлов из водного раствора, содержащего нитрат иттрия и ацетаты бария и меди. Совместное осаждение осуществляют оксалатом калия, который предварительно готовят смешиванием растворов щавелевой кислоты и гидроксида калия. рН реакционной смеси доводят до 11-13 насыщенным раствором КОН, осадок промывают водой, сушат и прокаливают при 950oC на воздухе в течение 10 ч. Получаемый по этому способу материал состава YВа2Сu3О7-x не всегда обладает сверхпроводящими свойствами (отсутствует эффект Мейснера), что связано с загрязнением продукта калием, входящим в состав осадителя.There is also known a method [3] of metal deposition from an aqueous solution containing yttrium nitrate and barium and copper acetates. Co-precipitation is carried out with potassium oxalate, which is preliminarily prepared by mixing solutions of oxalic acid and potassium hydroxide. The pH of the reaction mixture was adjusted to 11-13 with a saturated KOH solution, the precipitate was washed with water, dried and calcined at 950 ° C in air for 10 hours. The material obtained by this method with the composition YBa 2 Cu 3 O 7-x does not always have superconducting properties ( no Meissner effect), which is associated with contamination of the product with potassium, which is part of the precipitant.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, принятый в качестве прототипа. Способ получения иттрий-барий-медь оксида [4] заключается в совместном осаждении этих элементов из раствора нитратов. В качестве осадителя используют раствор оксалата натрия, содержащий NaOH. Осаждение проводят при рН 9,6-9,8, осадок промывают 5 раз спиртом и один раз водой. Соотношение элементов в осадке Y:Ba:Cu-1,0:2,0:3,0. Полученный осадок подвергают термообработке при 800oС в течение 5-6 ч, затем при 980oС в течение 6 ч и окислительному отжигу в токе кислорода при 950oС. В результате образуется оксид YВа2Сu3О7-x с содержанием сверхпроводящей фазы до 93%. Однако данный способ обладает рядом существенных недостатков:
1) низкая производительность процесса осаждения, обусловленная общей концентрацией смешанного раствора нитратов, близкой к предельной, даже при использовании для осаждения достаточно концентрированного щелочного раствора оксалата натрия производительность способа составляет всего 16,8 г осадка (в пересчете на смесь оксидов) из одного литра реакционной смеси;
2) узкий интервал значений рН 9,6-9,8, в котором происходит полное осаждение всех трех элементов, что затрудняет использование способа в промышленных условиях;
3) необходимость отмывки оксалатного осадка от ионов натрия (в прототипе применяется 5-кратная промывка спиртом, т.к. при промывке водой происходит вымывание из осадка оксалатов бария и меди и изменение его химического состава);
4) низкое содержание сверхпроводящей фазы Y-123 (до 93%) в готовом продукте обусловлено неполной отмывкой, т.к. известно, что даже незначительное присутствие щелочных металлов при синтезе YВа2Сu3Ох способствует образованию несверхпроводящей "зеленой фазы" Y2BaCuO5.
Closest to the proposed method is a method adopted as a prototype. A method of producing yttrium-barium-copper oxide [4] is the joint deposition of these elements from a solution of nitrates. As a precipitant, a solution of sodium oxalate containing NaOH is used. Precipitation is carried out at pH 9.6-9.8, the precipitate is washed 5 times with alcohol and once with water. The ratio of elements in the precipitate Y: Ba: Cu-1.0: 2.0: 3.0. The precipitate obtained is subjected to heat treatment at 800 ° C for 5-6 hours, then at 980 ° C for 6 hours and oxidative annealing in an oxygen stream at 950 ° C. As a result, YBa 2 Cu 3 O 7-x oxide is formed with a superconducting content phases up to 93%. However, this method has several significant disadvantages:
1) low productivity of the deposition process, due to the total concentration of the mixed nitrate solution, close to the maximum, even when using a sufficiently concentrated alkaline solution of sodium oxalate for the deposition, the process productivity is only 16.8 g of sediment (in terms of a mixture of oxides) from one liter of the reaction mixture ;
2) a narrow range of pH values of 9.6-9.8, in which there is a complete deposition of all three elements, which complicates the use of the method in an industrial environment;
3) the need to wash the oxalate precipitate from sodium ions (the prototype uses 5-fold washing with alcohol, because when washing with water, barium and copper oxalates are washed out of the precipitate and its chemical composition changes);
4) the low content of the superconducting phase Y-123 (up to 93%) in the finished product is due to incomplete washing, because It is known that even the slight presence of alkali metals in the synthesis of YВа 2 Сu 3 О x promotes the formation of a nonsuperconducting green phase of Y 2 BaCuO 5 .

Технической задачей данного изобретения является увеличение производительности способа, получение Y-Ba-Cu-О керамики различного состава, расширение диапазона рН осаждения, замена в оксалатном осадителе катионов щелочных металлов на легкоудаляемые ионы для исключения операции многократных отмывок и за счет этого повышение доли основной фазы в получаемом продукте, а значит, улучшение электро-физических свойств ВТСП керамики. The technical task of this invention is to increase the productivity of the method, to obtain Y-Ba-Cu-O ceramics of various compositions, to expand the pH range of deposition, to replace alkali metal cations in oxalate precipitator with easily removable ions to exclude the operation of multiple washing and thereby increase the proportion of the main phase in the resulting product, which means improving the electro-physical properties of HTSC ceramics.

Поставленная техническая задача решается предлагаемым способом, включающим приготовление растворов солей иттрия, меди, бария и раствора оксалатного осадителя, смешивание растворов в требуемом соотношении в заданном интервале рН, фильтрацию, сушку осадка и его термическую обработку, отличающимся тем, что предварительно готовят раствор нитрита бария с концентрацией 2,27-2,90 моль/л, затем готовят смешанный раствор нитратов иттрия и меди с общей концентрацией 2,73-3,55 моль/л и оба раствора одновременно приливают к раствору щавелевой кислоты с концентрацией 0,92-1,14 моль/л, взятому в качестве осадителя, после чего добавляют водный раствор аммиака с концентрацией 13-14 моль/л до установления рН осаждения 3,3-7,3 и полученную смесь выдерживают не менее 2-3 ч. The stated technical problem is solved by the proposed method, including the preparation of solutions of yttrium, copper, barium salts and an oxalate precipitant solution, mixing the solutions in the required ratio in a given pH range, filtering, drying the precipitate and its heat treatment, characterized in that barium nitrite solution is preliminarily prepared with concentration of 2.27-2.90 mol / l, then a mixed solution of yttrium and copper nitrates with a total concentration of 2.73-3.55 mol / l is prepared and both solutions are simultaneously poured into a solution of oxalic acid with with a concentration of 0.92-1.14 mol / L, taken as a precipitant, after which aqueous ammonia solution with a concentration of 13-14 mol / L is added until the precipitation pH is established at 3.3-7.3 and the resulting mixture is maintained for at least 2- 3 hours

Раствор нитрита бария и смешанный раствор нитратов иттрия и меди приливают к осадителю в пропорциях, необходимых для получения керамики того или иного состава. После осаждения маточный раствор декантируют, осадок отфильтровывают при помощи вакуума и сушат до постоянного веса. A solution of barium nitrite and a mixed solution of yttrium and copper nitrates are added to the precipitant in the proportions necessary to obtain ceramics of one or another composition. After precipitation, the mother liquor is decanted, the precipitate is filtered off with vacuum and dried to constant weight.

Определены оптимальные параметры предлагаемого способа:
- суммарная концентрация смешанного раствора нитратов иттрия-меди и раствора нитрита бария не должна превышать 3 моль/л, т.к. при больших концентрациях обрадуются густые, трудноперемешиваемые суспензии, корректировка значений рН в которых затруднительна;
- небольшой избыток оксалат-иона способствует более полному осаждению всех трех элементов, но при избытке более 5% от стехиометрического количества возрастают потери меди вследствие образования растворимой двойной соли (NH4)2C2О4• CuC2O4•2H2O;
- рН осаждения должен быть в интервале 3,3-7,3, т.к. при меньших значениях возрастают потери Ва (увеличивается растворимость ВаС2О4), при больших - возрастают потери Сu (образуется растворимый комплекс [Сu(NН3)4] 2+);
- время отстаивания суспензии не менее 2-3 ч, т.к. при этом значительно сокращаются потери Ва и Сu с маточным раствором.
The optimal parameters of the proposed method are determined:
- the total concentration of a mixed solution of yttrium-copper nitrates and a solution of barium nitrite should not exceed 3 mol / l, because at high concentrations, thick, difficult to mix suspensions will be formed, the adjustment of the pH values in which is difficult;
- a small excess of oxalate ion contributes to a more complete deposition of all three elements, but with an excess of more than 5% of the stoichiometric amount, copper losses increase due to the formation of a soluble double salt (NH 4 ) 2 C 2 O 4 • CuC 2 O 4 • 2H 2 O;
- the pH of the deposition should be in the range of 3.3-7.3, because at lower values, Ba losses increase (the solubility of BaC 2 O 4 increases), at large values, Cu losses increase (a soluble complex [Cu (NH 3 ) 4 ] 2+ is formed );
- suspension settling time of at least 2-3 hours, because at the same time, the losses of Ba and Cu with the mother liquor are significantly reduced.

Сухой осадок подвергают термическому разложению (пиролизу) при температуре 700oС в течение 5 ч. Оптимизирован процесс термической обработки порошка: 900-920oС, 10-12 ч на воздухе.The dry precipitate is subjected to thermal decomposition (pyrolysis) at a temperature of 700 o C for 5 hours. The process of heat treatment of the powder is optimized: 900-920 o C, 10-12 hours in air.

Полученный продукт представляет собой гомогенный, мелкодисперсный порошок заданного химического состава (плазменный спектральный эмиссионный анализ), содержащий не менее 95% основного соединения (рентгено-фазовый анализ) и не более 0,05 мас.% углеродсодержащих примесей (газохроматографический анализ). Относительная масса частиц размером 0,1-5 мкм составляет 80-90% (седиментационный анализ). Подтверждается равномерность распределения компонентов (гомогенность) на микроуровне (электронно-зондовый анализ на сканирующем электронном микроскопе). The resulting product is a homogeneous, finely dispersed powder of a given chemical composition (plasma spectral emission analysis) containing not less than 95% of the basic compound (X-ray phase analysis) and not more than 0.05 wt.% Carbon-containing impurities (gas chromatographic analysis). The relative mass of particles with a size of 0.1-5 microns is 80-90% (sedimentation analysis). The uniform distribution of components (homogeneity) at the micro level (electron probe analysis with a scanning electron microscope) is confirmed.

Примеры осуществления способа
Пример 1. Получение керамики состава YBa2Cu3O7-x (Y-123)
К 4000 мл раствора щавелевой кислоты - 0,92 моль/л (5% избыток) одновременно приливают 623 мл смешанного раствора нитратов иттрия-меди с концентрацией Y(NО3)3 - 0,86 моль/л, Сu(NО3)2 - 2,60 моль/л и 475 мл раствора нитрита бария - 2,27 моль/л. Затем добавляют 670 мл концентрированного раствора аммиака - 13 моль/л. Доводят рН до 5,7 и выдерживают реакционную смесь при периодическом перемешивании 2 ч. Маточный раствор декантируют, осадок отфильтровывают при помощи вакуума. Высушенный осадок подвергают пиролизу при температуре 700oС в течение 5 ч, а затем термообработке при 900oC в течение 10 ч. Масса полученного продукта составляет 354,2 г, содержание фазы Y-123 - 98%.
Examples of the method
Example 1. Obtaining ceramics composition YBa 2 Cu 3 O 7-x (Y-123)
To 4000 ml of a solution of oxalic acid - 0.92 mol / L (5% excess) at the same time add 623 ml of a mixed solution of yttrium-copper nitrates with a concentration of Y (NO 3 ) 3 - 0.86 mol / L, Cu (NO 3 ) 2 - 2.60 mol / L and 475 ml of barium nitrite solution - 2.27 mol / L. Then add 670 ml of a concentrated solution of ammonia - 13 mol / L. The pH was adjusted to 5.7 and the reaction mixture was kept under periodic stirring for 2 hours. The mother liquor was decanted, the precipitate was filtered off with a vacuum. The dried precipitate is subjected to pyrolysis at a temperature of 700 o C for 5 hours, and then heat treatment at 900 o C for 10 hours. The mass of the obtained product is 354.2 g, the content of phase Y-123 is 98%.

Пример 2. Получение керамики состава YBa2Cu3,5O7,5-x (Y-247)
К 1360 мл раствора щавелевой кислоты - 0,92 моль/л (5% избыток) одновременно приливают 220 мл смешанного раствора нитратов иттрия-меди с концентрацией Y(NО3)3 - 0,78 моль/л, Сu(NО3)2 - 2,72 моль/л и 150 мл раствора нитрита бария - 2,27 моль/л. Затем добавляют 230 мл концентрированного раствора аммиака - 13 моль/л. Доводят рН до 6,0 и выдерживают реакционную смесь при периодическом перемешивании 3 ч. Маточный раствор декантируют, осадок отфильтровывают при помощи вакуума. Высушенный осадок подвергают пиролизу при температуре 700oС в течение 5 ч, а затем термообработке при 920oС в течение 12 ч. Масса порошка составляет 119 г, содержание основной фазы - 95%.
Example 2. Obtaining ceramics composition YBa 2 Cu 3,5 O 7,5-x (Y-247)
To 1360 ml of oxalic acid solution - 0.92 mol / L (5% excess), 220 ml of a mixed solution of yttrium-copper nitrates with a concentration of Y (NO 3 ) 3 - 0.78 mol / L, Cu (NO 3 ) 2 are simultaneously added. - 2.72 mol / L and 150 ml of barium nitrite solution - 2.27 mol / L. Then add 230 ml of concentrated ammonia solution - 13 mol / L. The pH was adjusted to 6.0 and the reaction mixture was kept under periodic stirring for 3 hours. The mother liquor was decanted, the precipitate was filtered off with a vacuum. The dried precipitate is subjected to pyrolysis at a temperature of 700 o C for 5 hours, and then heat treatment at 920 o C for 12 hours. The mass of the powder is 119 g, the content of the main phase is 95%.

Пример 3. Получение керамики состава YBa2Cu408 (Y-124)
К 1386 мл раствора щавелевой кислоты - 0,92 моль/л (5% избыток) одновременно приливают 230 мл смешанного раствора нитратов иттрия-меди с концентрацией Y(NО3)3 - 0,71 моль/л, Сu(NО3)2 - 2,84 моль/л и 143 мл раствора нитрита бария - 2,27 моль/л. Затем добавляют 236 мл концентрированного раствора аммиака - 13 моль/л. Доводят рН до 5,6 и выдерживают реакционную смесь при периодическом перемешивании 3 ч. Маточный раствор декантируют, осадок отфильтровывают при помощи вакуума. Высушенный осадок подвергают пиролизу при температуре 700oС в течение 5 ч, а затем термообработке при 820oС в течение 120 ч. Масса полученного продукта составляет 119,1 г, содержание фазы Y-124 составляет не менее 95%.
Example 3. Obtaining ceramics composition YBa 2 Cu 4 0 8 (Y-124)
To 1386 ml of a solution of oxalic acid - 0.92 mol / L (5% excess) simultaneously pour 230 ml of a mixed solution of yttrium-copper nitrates with a concentration of Y (NO 3 ) 3 - 0.71 mol / L, Cu (NO 3 ) 2 - 2.84 mol / L and 143 ml of barium nitrite solution - 2.27 mol / L. Then add 236 ml of a concentrated solution of ammonia - 13 mol / L. The pH was adjusted to 5.6 and the reaction mixture was kept under periodic stirring for 3 hours. The mother liquor was decanted, the precipitate was filtered off with a vacuum. The dried precipitate is subjected to pyrolysis at a temperature of 700 o C for 5 hours, and then heat treatment at 820 o C for 120 hours. The mass of the obtained product is 119.1 g, the content of phase Y-124 is not less than 95%.

Пример 4. Получение керамики состава Y2ВаСuO5 (Y-211)
К 3900 мл раствора щавелевой кислоты - 0,92 моль/л (5% избыток одновременно приливают 714 мл смешанного раствора нитратов иттрия-меди с концентрацией Y(NО3)3 - 1,82 моль/л, Сu(NО3)2 - 0,91 моль/л и 288 мл раствора нитрита бария - 2,27 моль/л. Затем добавляют 735 мл концентрированного раствора аммиака - 13 моль/л. Доводят рН до 7,6 и выдерживают реакционную смесь при периодическом перемешивании 2,5 ч. Маточный раствор декантируют, осадок отфильтровывают при помощи вакуума. Высушенный осадок подвергают пиролизу при температуре 700oС в течение 5 ч, а затем термообработке при 910oС в течение 11 ч. Полученный порошок массой 298,7 г содержит 98% "зеленой фазы" Y-211.
Example 4. Obtaining ceramics composition Y 2 BaCuO 5 (Y-211)
To 3900 ml of oxalic acid solution - 0.92 mol / l (5% excess is simultaneously added 714 ml of a mixed solution of yttrium-copper nitrates with a concentration of Y (NO 3 ) 3 - 1.82 mol / l, Cu (NO 3 ) 2 - 0.91 mol / L and 288 ml of barium nitrite solution - 2.27 mol / L. Then add 735 ml of concentrated ammonia solution - 13 mol / L. The pH is adjusted to 7.6 and the reaction mixture is kept under periodic stirring for 2.5 hours. The mother liquor is decanted, the precipitate is filtered off under vacuum, and the dried precipitate is pyrolyzed at a temperature of 700 ° C. for 5 hours and then heat treated. at 910 o C for 11 hours. The resulting powder weighing 298.7 g contains 98% of the "green phase" Y-211.

Реализация предлагаемого способа привела к появлению нового технического результата:
1) за счет раздельного приготовления и одновременного приливания растворов хорошо растворимого нитрита бария и нитратов иттрия-меди к осадителю суммарная концентрация Y, Ba и Сu увеличена с 0,36 до 3 моль/л, что позволяет повысить выход осадка (в пересчете на смесь оксидов) с 16,8 до 60 г из одного литра реакционной смеси, т. е. увеличить производительность способа в 3,6 раза;
2) расширен диапазон значений рН, в котором происходит полное осаждение всех трех элементов, от 0,2 (в прототипе) до 4, что позволяет осуществить процесс в промышленных условиях;
3) использование в качестве осадитедя раствора щавелевой кислоты и водного раствора аммиака вместо оксалата натрия, содержащего гидроксид натрия, исключает необходимость многократной отмывки осадка от ионов Na+ спиртом;
4) увеличение содержания основной фазы в конечном продукте с 93 до 98% за счет отсутствия в материале трудноудаляемых примесей, т.к. захваченные осадком из маточного раствора ионы NH4+, С2О42-, NО3- и NО2- легко удаляются при термической обработке.
The implementation of the proposed method has led to the emergence of a new technical result:
1) due to the separate preparation and simultaneous pouring of solutions of readily soluble barium nitrite and yttrium-copper nitrates to the precipitant, the total concentration of Y, Ba, and Cu is increased from 0.36 to 3 mol / L, which allows to increase the precipitate yield (in terms of a mixture of oxides ) from 16.8 to 60 g from one liter of the reaction mixture, i.e., to increase the productivity of the method by 3.6 times;
2) the range of pH values is expanded, in which the complete deposition of all three elements occurs, from 0.2 (in the prototype) to 4, which allows the process to be carried out in an industrial environment;
3) the use of a solution of oxalic acid and aqueous ammonia as a precipitate instead of sodium oxalate containing sodium hydroxide eliminates the need for multiple washing of the precipitate from Na + ions with alcohol;
4) an increase in the content of the main phase in the final product from 93 to 98% due to the absence of difficult to remove impurities in the material, because ions NH 4 + , C 2 O 4 2- , NO 3 - and NO 2 - captured by the precipitate from the mother liquor are easily removed by heat treatment.

Источники информации
1. Можаев А. П., Першин В.Н., Шабатин В.П. Методы синтеза высокотемпературных сверхпроводников. Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева, 1989, т. 34, N4, с. 504-508.
Sources of information
1. Mozhaev A.P., Pershin V.N., Shabatin V.P. Synthesis methods for high-temperature superconductors. Journal of the All-Union Chemical Society. DI. Mendeleev, 1989, v. 34, N4, p. 504-508.

2. F. Caillaud, J-F. Baumard and A. Smith A MODEL FOR THE PREPARATION OF YBa2Cu3O7- ORTHORHOMBIC PHASE BY CONTROLLED PRECIPITATION OF OXALATES. Mat. Res. Bull., 1988. Vol. 23, P. 1273-1283.2. F. Caillaud, JF. Baumard and A. Smith A MODEL FOR THE PREPARATION OF YBa 2 Cu 3 O 7 - ORTHORHOMBIC PHASE BY CONTROLLED PRECIPITATION OF OXALATES. Mat. Res. Bull., 1988. Vol. 23, P. 1273-1283.

3. F.G. Sherif, S. Point. ALKALINE OXALATE PRECIPITATION PROCESS FOR FORMINS METAL OXIDE CERAMIC SUPERCONDUCTORS. U. S. Patent N4, 804, 649. 14.02.1989. 3. F.G. Sherif, S. Point. ALKALINE OXALATE PRECIPITATION PROCESS FOR FORMINS METAL OXIDE CERAMIC SUPERCONDUCTORS. U. S. Patent N4, 804, 649. 02/14/1989.

4. Данилов В. П., Краснобаева О.Н., Носова Т.А. и др. Способ получения иттрий-барий-медь оксида. Патент РФ 2019509, 15.09.1994 - прототип. 4. Danilov V.P., Krasnobaeva O.N., Nosova T.A. et al. A method for producing yttrium-barium-copper oxide. RF patent 2019509, 09.15.1994 - prototype.

Claims (1)

Способ получения Y-Ba-Cu-О керамики совместным осаждением из концентрированных растворов, включающий приготовление растворов солей иттрия, меди, бария и раствора оксалатного осадителя, смешивание растворов в требуемом соотношении в заданном интервале рН, фильтрацию, сушку осадка и его термическую обработку, отличающийся тем, что предварительно готовят раствор нитрита бария с концентрацией 2,27-2,90 моль/л, затем готовят смешанный раствор нитратов иттрия и меди с общей концентрацией 2,73-3,55 моль/л и оба раствора одновременно приливают к раствору щавелевой кислоты с концентрацией 0,92-1,14 моль/л, взятому в качестве осадителя, после чего добавляют водный раствор аммиака с концентрацией 13-14 моль/л до установления рН осаждения 3,3-7,3 и полученную смесь выдерживают не менее 2-3 ч. A method of producing Y-Ba-Cu-O ceramics by co-precipitation from concentrated solutions, including the preparation of solutions of yttrium, copper, barium salts and an oxalate precipitator solution, mixing the solutions in the required ratio in a given pH range, filtering, drying the precipitate and its heat treatment, different the fact that a barium nitrite solution with a concentration of 2.27-2.90 mol / l is preliminarily prepared, then a mixed solution of yttrium and copper nitrates with a total concentration of 2.73-3.55 mol / l is prepared and both solutions are simultaneously poured into the solution oxalic acid with a concentration of 0.92-1.14 mol / L, taken as a precipitant, then add an aqueous solution of ammonia with a concentration of 13-14 mol / L to establish the pH of the precipitation of 3.3-7.3 and the resulting mixture can not withstand less than 2-3 hours
RU2000120498/03A 2000-07-31 2000-07-31 Method of production of ceramics y-ba-cu-o by combined precipitation from concentrated solutions RU2182894C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000120498/03A RU2182894C2 (en) 2000-07-31 2000-07-31 Method of production of ceramics y-ba-cu-o by combined precipitation from concentrated solutions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000120498/03A RU2182894C2 (en) 2000-07-31 2000-07-31 Method of production of ceramics y-ba-cu-o by combined precipitation from concentrated solutions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000120498A RU2000120498A (en) 2002-05-20
RU2182894C2 true RU2182894C2 (en) 2002-05-27

Family

ID=20238676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000120498/03A RU2182894C2 (en) 2000-07-31 2000-07-31 Method of production of ceramics y-ba-cu-o by combined precipitation from concentrated solutions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2182894C2 (en)

Cited By (2)

* 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
RU2601073C1 (en) * 2015-06-02 2016-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Method of producing high-temperature superconducting ceramic

Cited By (2)

* 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
RU2601073C1 (en) * 2015-06-02 2016-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Method of producing high-temperature superconducting ceramic

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2055294A1 (en) Process for the preparation of rare-earth and ammonium twin oxalates, and their use in preparing rare-earth oxides
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
US5061683A (en) Process for making superconductors using barium hydroxide
EP0030170B1 (en) Process for the production of polycrystalline garnet
JPH04254401A (en) Synthesis of powder not above micron under reduced pressure of oxygen
RU2182894C2 (en) Method of production of ceramics y-ba-cu-o by combined precipitation from concentrated solutions
EP0452423B1 (en) Preparation of a uniform mixed metal oxide
NZ226103A (en) Preparation of superconducting mixed metal oxide ceramics with minimal extraneous matter
JPH0791054B2 (en) Manufacturing method of complex metal oxide
US5001107A (en) Method for the preparation of thallium-containing superconducting materials by precipitation
EP0366721A1 (en) Improved process for making 90 k superconductors
US5149682A (en) Manufacturing method for superconducting ceramics and products thereof
Bunker et al. Precipitation of Superconductor Precursor
RU2019509C1 (en) Process for preparing yttrium-barium-copper oxide
US5023067A (en) Manufacturing method for ceramics and products thereof
McHale et al. Simplified preparation of REBa 2 Cu 3 O 7− x via the acetate method
Skirius et al. Synthesis of high temperature superconducting ceramics by oxalate coprecipitation from non-aqueous solvents
Villa et al. YBa2Cu3O7 preparation by the amorphous citrate method
RU2808895C1 (en) Method for synthesis of barium-lanthanum fluoride
Zalga et al. Synthesis and characterization of Ln-123 superconductors
Kikuta et al. Hydrothermal synthesis and characterization of lead titanate powder
Devi et al. Low-temperature preparation and characterization of phase-pure lanthanide chromates (V) by the citrate gel process
US5290759A (en) Process for making high temperature superconducting powders
Žalga et al. Sol-Gel preparation of nonstoichiometric Bi, Pb-2223 superconductors.