RU2356879C1 - Method of producing tantalum alcoholates - Google Patents

Method of producing tantalum alcoholates Download PDF

Info

Publication number
RU2356879C1
RU2356879C1 RU2007135085/04A RU2007135085A RU2356879C1 RU 2356879 C1 RU2356879 C1 RU 2356879C1 RU 2007135085/04 A RU2007135085/04 A RU 2007135085/04A RU 2007135085 A RU2007135085 A RU 2007135085A RU 2356879 C1 RU2356879 C1 RU 2356879C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tantalum
electrolysis
alcoholates
solution
synthesis
Prior art date
Application number
RU2007135085/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Давыдович Бательман (RU)
Вячеслав Давыдович Бательман
Евгений Павлович Ковсман (RU)
Евгений Павлович Ковсман
Александр Анатольевич Кудашов (RU)
Александр Анатольевич Кудашов
Евгений Георгиевич Поляков (RU)
Евгений Георгиевич Поляков
Джон Кроули (US)
Джон Кроули
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и производственный центр "ВНИПИМ-ТОС"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и производственный центр "ВНИПИМ-ТОС" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и производственный центр "ВНИПИМ-ТОС"
Priority to RU2007135085/04A priority Critical patent/RU2356879C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2356879C1 publication Critical patent/RU2356879C1/en

Links

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: nanotechnologies, electrochemistry.
SUBSTANCE: invention relates to electrochemical synthesis of tantalum alcoholates representing promising forerunners of high-purity highly-dispersed mono- and mixed oxide compounds for nanotechnologies. The proposed method consists in electrochemical dissolving of tantalum in its anode polarisation by constant current at increased temperature in the solution of isopropyl or butyl alcohol, followed by extraction of isopropoxitantalum or butoxitantalum from appropriate electrolysis solution. Note here that the synthesis is performed in electrolysis of isopropyl or butyl alcohol solution in methanol, ammonium chloride being used as electrically conducting additive in amount of 1.0 to 2.0 wt %. Note that the content of appropriate alcohol in methanol makes 30 to 70 vol. %.
EFFECT: simplified synthesis of tantalum alcoholates, lower power consumption.
1 tbl, 14 ex

Description

Изобретение относится к области электрохимического синтеза алкоголятов тантала. Интерес к этим продуктам базируется на перспективе их использования как предшественников высокочистых и высокодисперсных моно- и смешанных оксидных композиций для нанотехнологических процессов. Керамические материалы на их основе обладают высокой диэлектрической проницаемостью и низким тангенсом угла диэлектрических потерь, что привело к созданию добротных диэлектрических резонаторов для целей современной СВЧ-микроэлектроники. Оксид тантала (Ta2O5) используют в качестве диэлектрика в прецизионных кондесаторах, интегральных схемах.The invention relates to the field of electrochemical synthesis of tantalum alcoholates. Interest in these products is based on the prospect of their use as precursors of highly pure and highly dispersed mono- and mixed oxide compositions for nanotechnological processes. Ceramic materials based on them have a high dielectric constant and a low dielectric loss tangent, which led to the creation of high-quality dielectric resonators for the purposes of modern microwave microelectronics. Tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) is used as a dielectric in precision capacitors, integrated circuits.

Широкому использованию алкоголятов тантала особенно в крупном масштабе препятствует несовершенство их синтеза - трудность осуществления реакций и очистки конечных продуктов, малая доступность исходных реагентов.The widespread use of tantalum alcoholates, especially on a large scale, is hindered by the imperfection of their synthesis - the difficulty of carrying out reactions and purifying the final products, and the low availability of starting reagents.

Известные способы получения алкоголятов тантала в большинстве своем основаны на реакции между галогенидом Та (V) и соответствующим алкильным спиртом в присутствии газообразного аммиака (NH3), необходимого для связывания галогенсодержащей кислоты, выделяющейся в ходе реакции. Это многостадийные и весьма трудоемкие процессы, не отвечающие современным требованиям экологии. Так, согласно патенту Японии (№1045325, 1989 г.) для получения соответствующего алкоголята тантала галогенид Та (V) подвергают многоступенчатой очистке, включающей его экстракцию смешанным органическим растворителем из водного раствора HF+H2SO4, последующую экстракцию, осаждение галогенида смесью KOH+KF, растворение осадка при контролируемом рН и, наконец, извлечение целевого галогенида тантала растворителем эфирного типа и отделение растворителя.Known methods for producing tantalum alcoholates are mainly based on the reaction between the Ta (V) halide and the corresponding alkyl alcohol in the presence of gaseous ammonia (NH 3 ), which is necessary for the binding of the halogen-containing acid released during the reaction. These are multi-stage and very laborious processes that do not meet modern environmental requirements. Thus, according to the Japanese patent (No. 1045325, 1989), Ta (V) halide is subjected to multistage purification to obtain the corresponding tantalum alcoholate, including its extraction with a mixed organic solvent from an aqueous solution of HF + H 2 SO 4 , subsequent extraction, precipitation of the halide with a KOH mixture + KF, dissolving the precipitate at a controlled pH and finally extracting the desired tantalum halide with an ether type solvent and separating the solvent.

Известны способы получения алкоголятов металлов, в том числе и тантала, с относительно высокой молекулярной массой, которые основаны на реакции переэтерификации более низкомолекулярных алкоголятов, например изопропокси- и бутокситантала из метокси- или этокситантала по схемам:Known methods for producing metal alcoholates, including tantalum, with a relatively high molecular weight, which are based on the transesterification reaction of lower molecular weight alcoholates, for example, isopropoxy and butoxytantal from methoxy or ethoxytantal according to the following schemes:

Та(ОСН3)5+5С3Н7OH→Та(ОС3Н7)5+5СН3ОНTa (OCH 3 ) 5 + 5C 3 H 7 OH → Ta (OS 3 H 7 ) 5 + 5CH 3 OH

Та(ОС2Н5)5+5С3Н7OH→Та(ОС3Н7)5+5С4Н9OHTa (OS 2 Н 5 ) 5 + 5С 3 Н 7 OH → Ta (OS 3 Н 7 ) 5 + 5С 4 Н 9 OH

Та(ОС2Н5)5+5С4Н9OH→Та(ОС4Н9)5+5С4Н9OHTa (OS 2 Н 5 ) 5 + 5С 4 Н 9 OH → Ta (OS 4 Н 9 ) 5 + 5С 4 Н 9 OH

Та(ОСН3)5+5С4Н9OH→Та(ОС4Н9)5+5СН3ОНTa (OCH 3 ) 5 + 5C 4 H 9 OH → Ta (OS 4 H 9 ) 5 + 5CH 3 OH

(D.C.Bradley, R.C.Mehrotra, D.P.Gaur, Metal Press, London, 1978).(D.C. Bradley, R.C. Mehrotra, D.P. Gaur, Metal Press, London, 1978).

Существенным недостатком этих известных способов является недоступность низкомолекулярных алкоголятов тантала (метокси- и этокси-) из-за отсутсвия их производства.A significant drawback of these known methods is the inaccessibility of low molecular weight tantalum alcoholates (methoxy and ethoxy) due to the lack of their production.

Перспективным направлением получения изопропокситантала и бутокситантала, а также более низкомолекулярных алкоголятов, которые могут быть использованы в указанных реакциях переэтерификации, является применение эелектрохимических способов синтеза этих соединений, основанных на анодном растворении тантала в соответствующих C1-C4 алифатических спиртах.A promising direction for the production of isopropoxytantalum and butoxytantalum, as well as lower molecular weight alcoholates that can be used in these transesterification reactions, is the use of electrochemical methods for the synthesis of these compounds based on the anodic dissolution of tantalum in the corresponding C 1 -C 4 aliphatic alcohols.

Известные способы получения алкоголятов тантала электрохимическим способом касаются, в основном, электросинтеза этокситантала. Так, по способу, изложенному в пат. Англии №1307581 (1973), электрохимическое растворение тантала проводили в этанольном растворе, содержащем электропроводную добавку типа [N(R)4]X, где R - алкил или водород, Х - галоген. Электролиз вели при температуре кипения растворителя, напряжении 40-60 В и силе постоянного тока 0,5-2,0 А. Выход алкоголята по току составил 91%. Плотность тока и выход по веществу продукта не указаны.Known methods for producing tantalum alcoholates by electrochemical method relate mainly to the electrosynthesis of ethoxytantalum. So, according to the method described in US Pat. England No. 1307581 (1973), the electrochemical dissolution of tantalum was carried out in an ethanol solution containing an electrically conductive additive of the type [N (R) 4 ] X, where R is alkyl or hydrogen, X is halogen. The electrolysis was carried out at a boiling point of the solvent, a voltage of 40-60 V and a direct current of 0.5-2.0 A. The yield of alcoholate by current was 91%. The current density and yield of the product substance are not indicated.

Недостатком способа являются его низкая эффективность, связанная с уменьшением в ходе процесса токовой нагрузки с 2,0 А до 0,7 А и ростом напряжения в процессе электролиза до 80 В.The disadvantage of this method is its low efficiency, associated with a decrease in the current load from 2.0 A to 0.7 A and an increase in voltage during electrolysis to 80 V.

Также с выходом по току, равным 91%, получен этокситантал в работе V.A.Shreider et al, Direct Electrochemical Synthesis of Metal Alkoxides (Inorg. Chimica Acta, 53, pp.73-76, 1981). Процесс вели при токовой нагрузке 0,2 А и общем напряжении 30 В, в качестве электропроводящей добавки использовали тетрабутиламмонийбромид (Bu)4NBr. После 10 часов электролиза было получено 5,5 г этокситантала Та(ОС2Н5)5, который очищали вакуумной дистилляцией.Also, with a current efficiency of 91%, ethoxytantalum was obtained by VAShreider et al, Direct Electrochemical Synthesis of Metal Alkoxides (Inorg. Chimica Acta, 53, pp.73-76, 1981). The process was conducted at a current load of 0.2 A and a total voltage of 30 V; tetrabutylammonium bromide (Bu) 4 NBr was used as an electrically conductive additive. After 10 hours of electrolysis, 5.5 g of ethoxytantalum Ta (OS 2 H 5 ) 5 was obtained, which was purified by vacuum distillation.

Недостаток способа - высокая энергоемкость процесса (рассчитанный расход электроэнергии на основании данных, приведенных в работе, составил ~11,0 кВт·ч/кг; в качестве электропроводной добавки используют малодоступный и трудноочищаемый (Bu)4NBr.The disadvantage of this method is the high energy intensity of the process (the calculated energy consumption based on the data presented in the work was ~ 11.0 kWh / kg; as a conductive additive, inaccessible and difficult to clean (Bu) 4 NBr are used.

Известен способ получения этокситантала с выходом по току 97% (Пат. США №3730857, 1973). Электролиз вели в горячем этаноле, насыщенном хлористым аммонием. Постоянный ток силой 0,25-0,4 А подавали на электроды после их предварительной переменнотоковой поляризации в течение 20 минут. После пропускания 6 ампер-часов при напряжении 50 В электролизный раствор содержал 17,6 г Та(ОС2Н5)5.A known method of producing ethoxytantalum with a current efficiency of 97% (US Pat. US No. 3730857, 1973). Electrolysis was carried out in hot ethanol saturated with ammonium chloride. A direct current of 0.25-0.4 A was applied to the electrodes after their preliminary alternating current polarization for 20 minutes. After passing 6 amp hours at a voltage of 50 V, the electrolysis solution contained 17.6 g of Ta (OS 2 H 5 ) 5 .

Недостаток способа - сложность электрохимической стадии, связанная с необходимостью предварительной переменнотоковой поляризации электродов, высокая энергоемкость процесса, обусловленная, по-видимому, малой растворимостью NH4Cl в этаноле (рассчитанный расход электроэнергии составляет ~17,0 кВт·ч/кг), невозможность по предлагаемому способу получить прямым электрохимическим методом изопропокси- бутокситантал из-за практической нерастворимости хлористого аммония в изопропаноле и бутаноле.The disadvantage of this method is the complexity of the electrochemical stage associated with the need for preliminary alternating current polarization of the electrodes, the high energy intensity of the process, apparently due to the low solubility of NH 4 Cl in ethanol (the calculated energy consumption is ~ 17.0 kWh / kg) the proposed method to obtain isopropoxybutoxytantalum by direct electrochemical method due to the practical insolubility of ammonium chloride in isopropanol and butanol.

Известен способ (авт. свид. №1008282, 1981) получения алкоголятов тантала под действием переменного тока промышленной частоты в C1-C4-алкиловых спиртах, содержащих инертный разбавитель (ацетонитрил, диметилсульфоксид, диметилформамид) и электропроводную добавку общей формулы КХ, где К - катион щелочного металла, аммония или четвертичного аммонийного основания, Х - галоген, ClO4-, BF- в количестве 2-20%. Электролиз вначале вели постоянным током до прекращения осаждения окислов металлов, а затем переменным током силой 0,5 А и напряжением 220 В. Выход этокситантала по току и веществу составил 68% и 71% соответственно.A known method (ed. Certificate No. 1008282, 1981) of producing tantalum alcoholates under the influence of alternating current of industrial frequency in C 1 -C 4 -alkyl alcohols containing an inert diluent (acetonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide) and an electrically conductive additive of the general formula KX, where K - cation of an alkali metal, ammonium or quaternary ammonium base, X - halogen, ClO 4 -, BF - in an amount of 2-20%. The electrolysis was initially conducted by direct current until the deposition of metal oxides ceased, and then by alternating current of 0.5 A and voltage of 220 V. The yield of ethoxytantalum by current and substance was 68% and 71%, respectively.

Недостатком способа является сложная система электролиза, высокий расход электроэнергии, обусловленный высоким напряжением и низкими выходами по току и веществу целевого продукта. При этом использование различных по своей природе растворителей и повышение концентрации электропроводящей добавки являются дополнительными источниками загрязнения целевого продукта.The disadvantage of this method is the complex electrolysis system, high energy consumption due to high voltage and low current outputs and the substance of the target product. The use of solvents of various nature and an increase in the concentration of the electrically conductive additive are additional sources of contamination of the target product.

Наиболее близкий по своему содержанию к предлагаемому изобретению способ изложен в работе (N.Ya.Turova, A.V.Korolev, D.E.Tchebukov and A.I.Belokon, Tantalum (V) Alkoxides: Electrochemical Synthesis, Mass-spectral Investigation and oxoalkoxocomplexes. Polyhedron, Vol.15, No.21, pp.3869-3880, 1996).The method closest in content to the invention is described in (N.Ya. Turova, AVKorolev, DETchebukov and AIBelokon, Tantalum (V) Alkoxides: Electrochemical Synthesis, Mass spectral Investigation and oxoalkoxocomplexes. Polyhedron, Vol.15, No.21, pp. 3869-3880, 1996).

По этому способу электрохимический синтез алкоголятов тантала проводили в стеклянной ячейке, снабженной термостатирующей рубашкой и обратным холодильником, с электродным пакетом из тантала и катодом из платины или нержавеющей стали. В качестве электролизного раствора использовали соответствующий спирт с растворенным в нем хлоридом лития, который предварительно сушили в вакууме при 80-100°С, а спирты обезвоживали на Al(OR)3 и цеолитами до содержания влаги 0,01-0,03 мас.%. Электролиз вели постоянным током (U=110-220 V, I=0,05-0,20 А) при средней плотности 0,05 А/см2 с возвратом паров растворителя и удалением водорода, образующегося на катоде. После завершения электролиза (10-20 часов) спирт отгоняли при пониженном давлении, алкоголяты экстрагировали гексаном или толуолом и таким образом отделяли от LiCl, который практически нерастворим в углеводородах. После центрифугирования экстрагент отделяли от алкоголятов тантала упариванием при пониженном давлении. В некоторых случаях для очистки алкоголятов тантала от следовых количеств LiCl их подвергали вакуумной дистилляции или, как в случае с Та(ОС2Н5)5 экстрагировали гексаном. Кроме того, было отмечено, что электросинтез бутокситантала протекал со скоростями значительно меньшими, чем в случае других алкоголятов, а в конце электролиза поверхность Та-анода покрывалась слоем смолоподобных продуктов.According to this method, the electrochemical synthesis of tantalum alcoholates was carried out in a glass cell equipped with a thermostatic jacket and a reflux condenser, with an tantalum electrode bag and a cathode made of platinum or stainless steel. As the electrolysis solution, we used the corresponding alcohol with lithium chloride dissolved in it, which was previously dried in vacuum at 80–100 ° C, and the alcohols were dehydrated with Al (OR) 3 and zeolites to a moisture content of 0.01–0.03 mass%. . The electrolysis was carried out by direct current (U = 110-220 V, I = 0.05-0.20 A) at an average density of 0.05 A / cm 2 with the return of solvent vapor and the removal of hydrogen generated at the cathode. After electrolysis was completed (10-20 hours), the alcohol was distilled off under reduced pressure, the alcoholates were extracted with hexane or toluene, and thus they were separated from LiCl, which was practically insoluble in hydrocarbons. After centrifugation, the extractant was separated from the tantalum alcoholates by evaporation under reduced pressure. In some cases, to purify tantalum alcoholates from trace amounts of LiCl, they were subjected to vacuum distillation or, as in the case of Ta (OS 2 H 5 ) 5, was extracted with hexane. In addition, it was noted that the electrosynthesis of butoxytantal proceeded at rates much lower than in the case of other alcoholates, and at the end of electrolysis the surface of the Ta-anode was covered with a layer of resinous products.

Недостаток способа - высокая энергоемкость процесса, использование в качестве электропроводной добавки LiCl, загрязняющего целевой продукт соединениями лития, низкая эффективность, особенно в случае электросинтеза бутокситантала.The disadvantage of this method is the high energy intensity of the process, the use of LiCl as an electrically conductive additive, contaminating the target product with lithium compounds, low efficiency, especially in the case of butoxytantal electrosynthesis.

Таким образом, анализ вышеуказанных способов получения алкоголятов тантала показывает, что химические способы малоэффективны либо из-за своей многостадийности, трудоемкости и экологии, не отвечающей современным требованиям, либо из-за отсутствия приемлемых методов получения исходных продуктов, как в случае переэтерификации метокси- и этокси- производных тантала изопропиловым и бутиловым спиртами. В свою очередь, электрохимический способ позволяет получать рассматриваемые алкоголяты, но характеризуется высокой энергоемкостью и низкой эффективностью при синтезе относительно высокомолекулярных алкоголятов тантала, а также использованием в качестве электропроводной добавки малодоступных и загрязняющих целевой продукт соединений.Thus, an analysis of the above methods for the production of tantalum alcoholates shows that chemical methods are ineffective either because of their multi-stage, labor-intensive and environment that does not meet modern requirements, or due to the lack of acceptable methods for obtaining the starting products, as in the case of transesterification of methoxy and ethoxy - derivatives of tantalum with isopropyl and butyl alcohols. In turn, the electrochemical method allows one to obtain the considered alcoholates, but is characterized by high energy intensity and low efficiency in the synthesis of relatively high molecular weight tantalum alcoholates, as well as using compounds that are inaccessible and polluting the target product as an electrically conductive additive.

Цель предлагаемого изобретения - снижение энергоемкости электрохимического синтеза алкоголятов тантала и упрощение технологической схемы этого процесса.The purpose of the invention is to reduce the energy intensity of the electrochemical synthesis of tantalum alcoholates and to simplify the technological scheme of this process.

Поставленная цель достигается тем, что синтез алкоголята осуществляют при электролизе раствора соответствующего спирта в метаноле с использованием NH4Cl в качестве электропроводной добавки. Это позволяет провести в одном реакционном пространстве электросинтез целевого продукта как за счет электрохимической реакции анодного растворения тантала, так и реакции переэтерификации образующегося в этом процессе метокситантала.This goal is achieved in that the synthesis of the alcoholate is carried out during the electrolysis of a solution of the corresponding alcohol in methanol using NH 4 Cl as an electrically conductive additive. This makes it possible to carry out electrosynthesis of the target product in one reaction space, both due to the electrochemical reaction of anodic dissolution of tantalum and the transesterification reaction of methoxytantal formed in this process.

Применительно к электросинтезу изопропокситантала и бутокситантала сущность предлагаемого способа заключается в том, что электролизу подвергали метанольно-изопропанольный или метанольно-бутанольный раствор при содержании спиртов в них в интервале 30-70 об.% в присутствии NH4Cl в количестве 1,0-2,0 мас.% при температуре 60-70°С в первом случае и 70-75°С - во втором. Затем из реакционных масс, полученных в первом или во втором случаях, с помощью эффективной ректификации сначала при атмосферном давлении полностью удаляли метанол, а потом при пониженном давлении - избыток изопропанола или бутанола. В результате получали кубовые остатки с составом, представляющим собой соответствующий алкоголят с примесью электропроводной добавки. К полученному остатку добавляли гексан и экстрагировали алкоголят, при этом NH4Cl, нерастворимый в углеводородах, выпадал в осадок. Экстракт декантировали из него, при пониженном давлении отгоняли растворитель, а полученный изопропокситантал или бутокситантал очищали перекристаллизацией или дистилляцией соответственно.With regard to the electrosynthesis of isopropoxytantalum and butoxytantalum, the essence of the proposed method lies in the fact that the methanol-isopropanol or methanol-butanol solution was subjected to electrolysis with an alcohol content in them in the range of 30-70 vol.% In the presence of NH 4 Cl in an amount of 1.0-2, 0 wt.% At a temperature of 60-70 ° C in the first case and 70-75 ° C in the second. Then, from the reaction masses obtained in the first or second cases, using effective distillation, methanol was completely removed first at atmospheric pressure, and then an excess of isopropanol or butanol was removed under reduced pressure. As a result, bottoms were obtained with a composition representing the corresponding alcoholate mixed with an electrical conductive additive. Hexane was added to the obtained residue and the alcoholate was extracted, while NH 4 Cl, insoluble in hydrocarbons, precipitated. The extract was decanted from it, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the obtained isopropoxytantalum or butoxytantalum was purified by recrystallization or distillation, respectively.

При этом существенно, что если при одной и той же плотности тока электролиз в изопропиловом или бутиловом спиртах в присутствии электропроводной добавки протекает с высокими напряжением и энергозатратами, то электролиз раствора, содержащего 30-70 об.% изопропанола или бутанола в метаноле, идет при существенно более низких напряжениях и удельных энергозатратах. Также существенно, что в этом случае в качестве электропроводной добавки вместо относительно дорогого и гигроскопического хлорида лития, к тому же загрязняющего целевой продукт соединениями лития, оказалось возможным использовать дешевый и доступный, легко поддающийся очистке и осушке хлорид аммония.It is significant that if, at the same current density, electrolysis in isopropyl or butyl alcohols in the presence of an electrically conductive additive proceeds with high voltage and energy consumption, then the electrolysis of a solution containing 30-70 vol.% Isopropanol or butanol in methanol proceeds at a substantially lower voltages and specific energy consumption. It is also significant that in this case, instead of the relatively expensive and hygroscopic lithium chloride, which also pollutes the target product with lithium compounds, it was possible to use cheap and affordable ammonium chloride that is easy to clean and dry.

Концентрация NH4Cl в интервале 1,0-2,0 мас.% для растворов соответсвующего спирта является оптимальной. При его содержании в электролизном растворе менее 1,0 мас.% заметно возрастают удельные энергозатраты. Верхняя граница концентрации электропроводной добавки обусловнена растворимостью NH4Cl в метанольно-спиртовом растворе указанного состава.The concentration of NH 4 Cl in the range of 1.0-2.0 wt.% For solutions of the corresponding alcohol is optimal. When its content in the electrolysis solution is less than 1.0 wt.%, The specific energy consumption noticeably increases. The upper limit of the concentration of conductive additives is due to the solubility of NH 4 Cl in a methanol-alcohol solution of the specified composition.

Количества изопропанола или бутанола, входящие в состав электролизного раствора, также оптимальны. Использование растворов, содержащих более 70 об.% изопропанола или бутанола, является нецелесообразным вследствие существенного роста удельных энергозатрат. Применение этих спиртов в количествах менее 30 об.% также нецелесообразно, так как в этом случае удельные энергозатраты практически не снижаются, а эффективность реакции переэтерификации падает, что приводит к уменьшению выхода соответствующего алкоголята.The amounts of isopropanol or butanol included in the electrolysis solution are also optimal. The use of solutions containing more than 70 vol.% Isopropanol or butanol is impractical due to a significant increase in specific energy consumption. The use of these alcohols in amounts of less than 30 vol.% Is also impractical, since in this case the specific energy consumption practically does not decrease, and the efficiency of the transesterification reaction decreases, which leads to a decrease in the yield of the corresponding alcoholate.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерамиThe invention is illustrated by the following examples.

Пример 1.Example 1

В стеклянный электролизер с Та-анодом и катодом из нержавеющей стали, снабженный рубашкой для охлаждения, обратным холодильником, термометром и устройством для подачи инертного газа, загружали 200 мл электролизного раствора, содержащего соответствующие спирты и до 2,0 мас.% NH4Cl. Электролиз вели при токовой нагрузке 1,5 А и средней плотности тока 5 А/дм2. Режим электролиза - гальваностатический. После пропускания 20 А·час электролиз прекращали. Затем из послеэлектролизного раствора на ректификационной колонке сначала при атмосферном давлении отгоняли метанол, а после этого при пониженном давлении - избыток изопропанола или бутанола. К остатку, представляющему собой изопропокситантал или бутокситантал, добавляли ~100 мл гексана, которым экстрагировали соответствующий алкоголят и отделяли NH4Cl, нерастворимый в гексане. Экстракт декантировали, из него при пониженном давлении на роторно-пленочном испарителе отделяли гексан. В результате получили алкоголяты с выходами по току 91%, по веществу - 95%. При этом удельный расход электроэнергии составил 3,0 кВт ч/кг.In a glass electrolyzer with a Ta-anode and a stainless steel cathode, equipped with a cooling jacket, a reflux condenser, a thermometer and an inert gas supply device, 200 ml of an electrolysis solution containing the corresponding alcohols and up to 2.0 wt.% NH 4 Cl were loaded. Electrolysis was carried out at a current load of 1.5 A and an average current density of 5 A / dm 2 . The electrolysis mode is galvanostatic. After passing 20 A · h, electrolysis was stopped. Then, methanol was distilled off from the post-electrolysis solution on a distillation column at atmospheric pressure, and then, under reduced pressure, an excess of isopropanol or butanol was distilled off. ~ 100 ml of hexane was added to the residue, which was isopropoxytantalum or butoxytantalum, which was extracted with the corresponding alcoholate and NH 4 Cl insoluble in hexane was separated. The extract was decanted, and hexane was separated from it under reduced pressure on a rotary-film evaporator. As a result, alcoholates were obtained with current yields of 91% and 95% for the substance. In this case, the specific energy consumption amounted to 3.0 kW h / kg.

Примеры 2-11 проводили в аналогичных условиях, но при различном соотношении метанола и изопропанола, метанола и бутанола, а также при различном содержании электропроводной добавки NH4Cl.Examples 2-11 were carried out under similar conditions, but with a different ratio of methanol and isopropanol, methanol and butanol, as well as with different contents of the conductive additive NH 4 Cl.

Результаты синтезов приведены в Таблице 1.The synthesis results are shown in Table 1.

Примеры 12-14 сравнительные по прототипу.Examples 12-14 comparative prototype.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет упростить процесс электрохимического синтеза алкоголятов тантала при значительном снижении энергоемкости этого процесса.Thus, the present invention allows to simplify the process of electrochemical synthesis of tantalum alcoholates with a significant reduction in the energy intensity of this process.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (1)

Способ получения алкоголятов тантала методом электролиза путем электрохимического растворения тантала при его анодной поляризации постоянным током при повышенной температуре в растворе изопропилового или бутилового спирта, в присутствии электропроводной добавки, с последующим выделением изопропокситантала или бутокситантала из соответствующего электролизного раствора экстракцией, отличающийся тем, что синтез осуществляют при электролизе раствора изопропилового или бутилового спирта в метаноле, а в качестве электропроводной добавки используют аммоний хлорид в количестве 1,0-2,0 мас.%, при этом содержание соответствующего спирта в метаноле составляет 30-70 об.%. A method of producing tantalum alcoholates by electrolysis by electrochemical dissolution of tantalum by direct current anodic polarization at an elevated temperature in a solution of isopropyl or butyl alcohol, in the presence of an electrically conductive additive, followed by isolation of isopropoxytantalum or butoxytantalum from the corresponding electrolysis solution by extraction, characterized in that the synthesis is carried out at electrolysis of a solution of isopropyl or butyl alcohol in methanol, and as an electrically conductive avki ammonium chloride is used in an amount of 1.0-2.0 wt.%, the content of methanol in the corresponding alcohol is 30-70 vol.%.
RU2007135085/04A 2007-09-21 2007-09-21 Method of producing tantalum alcoholates RU2356879C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007135085/04A RU2356879C1 (en) 2007-09-21 2007-09-21 Method of producing tantalum alcoholates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007135085/04A RU2356879C1 (en) 2007-09-21 2007-09-21 Method of producing tantalum alcoholates

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2356879C1 true RU2356879C1 (en) 2009-05-27

Family

ID=41023403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007135085/04A RU2356879C1 (en) 2007-09-21 2007-09-21 Method of producing tantalum alcoholates

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2356879C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
N.Y.TUROVA et al., Tantalum (V) alkoxides: electrochemical synthesis, mass-spectral investigation and oxoalkoxocomplexes. Polyhedron, 1996, т.15, №21, с.3869-3880. *
Березкин М.Ю. и др. Электрохимический синтез этилата ниобия (V). ЖПХ, 2006, т.79, вып.5, с.752-756. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3381923B1 (en) Novel method for preparing lithium bis(fluorosulfonyl)imide
CN108910919B (en) Preparation method of electronic-grade lithium difluorobis (oxalate) phosphate
FI74945C (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV HYDROKSIFOERENINGAR GENOM ELEKTROKEMISK REDUKTION.
KR20190083559A (en) Method for preparing lithium bis(fluorosulfonyl) imide
US3298939A (en) Electrolytic preparation of organolead compounds
CN111393403A (en) Preparation method of vinylene carbonate
JP2009155289A (en) Ionic liquid and method for producing the same
JP6144077B2 (en) Carbonate purification method
RU2356879C1 (en) Method of producing tantalum alcoholates
JP4993262B2 (en) Method for purifying quaternary ammonium tetrafluoroborate and electric double layer capacitor using the same
JP4815692B2 (en) Method for producing electrolyte and non-aqueous electrolyte
EP4128404B1 (en) A solution of tempo-derivatives for use as electrolyte in redox-flow cells
KR20010005573A (en) Method for debenzylation of dibenzyl biotin
EP3398943A1 (en) Method for producing 1,2,3,5,6-pentathiepane
JP4587329B2 (en) Method for producing primary amines having a primary amino group and a cyclopropyl unit bonded to an aliphatic or alicyclic C-atom
CN100417748C (en) Production process of high purity tantalum alkoxide
RU2399608C1 (en) Method for electrochemical synthesis of zirconium alkoxides
SU1008282A1 (en) Process for preparing metal alcoholates
CN117165960B (en) Method for purifying crude ammonium fluoride
SU1306927A1 (en) Method of producing oxo-alkoxo derivatives of tungsten vi
KR102711764B1 (en) Method of manufacturing 3,4-butenediol compounds and 3,4-butenediol compounds by the same
CN114395770B (en) Method for electrochemically synthesizing 5-trifluoromethyl uracil compound
JPS60187689A (en) Nanufacture of 3-exo-methylenecepham derivative
CN117384098A (en) Preparation and purification method of 4, 5-dicyano-2-trifluoromethyl imidazole lithium
CN116835539A (en) Method for synthesizing high-purity lithium bis (fluorosulfonyl) imide by using step-by-step method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180922