RU2481427C1 - METHODS OF PRODUCING COMPOUND CAESIUM HYDROSULPHATE PHOSPHATE HAVING COMPOSITION Cs5(HSO4)2(H2PO4)3 - Google Patents

METHODS OF PRODUCING COMPOUND CAESIUM HYDROSULPHATE PHOSPHATE HAVING COMPOSITION Cs5(HSO4)2(H2PO4)3 Download PDF

Info

Publication number
RU2481427C1
RU2481427C1 RU2011139341/05A RU2011139341A RU2481427C1 RU 2481427 C1 RU2481427 C1 RU 2481427C1 RU 2011139341/05 A RU2011139341/05 A RU 2011139341/05A RU 2011139341 A RU2011139341 A RU 2011139341A RU 2481427 C1 RU2481427 C1 RU 2481427C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hso
temperature
cshso
csh
composition
Prior art date
Application number
RU2011139341/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Андреевич Коморников
Галина Владимировна Зимина
Вадим Вячеславович Гребенев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ им. М.В. Ломоносова)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ им. М.В. Ломоносова) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ им. М.В. Ломоносова)
Priority to RU2011139341/05A priority Critical patent/RU2481427C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2481427C1 publication Critical patent/RU2481427C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to synthesis of caesium hydrosulphate phosphate having the composition Cs5(HSO4)2(H2PO4)3, which can be used as a solid proton-conducting material. Cs5(HSO4)2(H2PO4)3 monocrystals are obtained by preparing an aqueous solution with molar ratio CsHSO4:CsH2PO4 of 2:3, which is saturated at temperature of 50-75°C, followed by crystallisation by a method of controlled reduction of solubility. Cs5(HSO4)2(H2PO4)3 in form of polycrystalline powder is obtained by preparing an aqueous solution with molar ratio CsHSO4:CsH2PO4 of 2:3, which is saturated at temperature of 50-75°C, by desalting Cs5(HSO4)2(H2PO4)3 with ethyl alcohol, followed by drying at temperature of up to 80°C or by solid-phase synthesis from a mixture with molar ratio CsHSO4:CsH2PO4 of 2:3, at temperature of 60-90°C. The obtained compound CS5(HSO4)2(H2PO4)3 has a low phase-transition point (115.0°C) and high proton conductivity (1 ohm-1 cm1 at temperature of 120.0°C).
EFFECT: compound is chemically stable.
3 cl, 1 dwg, 3 ex

Description

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к синтезу нового гидросульфатфосфата цезия состава Cs5(HSO4)2(H2PO4)3, который может быть использован в качестве твердого протонпроводящего материала.The invention relates to inorganic chemistry, in particular to the synthesis of a new cesium hydrosulfate phosphate composition Cs 5 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) 3 , which can be used as a solid proton-conducting material.

В качестве твердого протонпроводящего материала может использоваться гидросульфат цезия CsHSO4, который отличается от соединения Cs5(HSO4)2(H2PO4)3 более высокой температурой фазового перехода (141,0°С) и меньшими значениями проводимости при повышенных температурах [Nardy Т., Friesel M., Melander B.E. Proton and deuteron conductivity in CsHSO4 and CsDSO4 by in situ isotopic exchange. Solid State Ionics 77 (1995) 105-110].As a solid proton-conducting material, cesium hydrosulfate CsHSO 4 can be used, which differs from the compound Cs 5 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) 3 by a higher phase transition temperature (141.0 ° С) and lower conductivity values at elevated temperatures [ Nardy T., Friesel M., Melander BE Proton and deuteron conductivity in CsHSO 4 and CsDSO 4 by in situ isotopic exchange. Solid State Ionics 77 (1995) 105-110].

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является гидросульфат цезия с формулой Cs3(HSO4)2(H2PO4).The closest technical solution to the present invention is cesium hydrosulfate with the formula Cs 3 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ).

Однако Cs3(HSO4)2(H2PO4) претерпевает фазовый переход при более высокой температуре (~119°С) и проявляет меньшие значения проводимости при этой температуре (6,3·10-3 Ом-1см-1) [Haile S.M. et.al. Superprotonic conductivity in Cs3(HSO4)2(H2PO4). Solid State Ionics 77 (1995) 128-134].However, Cs 3 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) undergoes a phase transition at a higher temperature (~ 119 ° C) and exhibits lower values of conductivity at this temperature (6.3 · 10 -3 Ohm -1 cm -1 ) [Haile SM et.al. Superprotonic conductivity in Cs 3 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ). Solid State Ionics 77 (1995) 128-134].

Технический результат изобретения - получение сложного гидросульфатфосфата цезия состава Cs5(HSO4)2(H2PO4)3, обладающего большим значением протонной проводимости и меньшим значением температуры фазового перехода.The technical result of the invention is the production of complex cesium hydrosulfate phosphate of the composition Cs 5 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) 3 , which has a large value of proton conductivity and a lower value of the phase transition temperature.

Технический результат достигается тем, что соединение Cs5(HSO4)2(H2PO4)3 кристаллизуется при мольном соотношении CsHSO4:CsH2PO4, равном 2:3, и за счет свойств соединения Cs5(HSO4)2(H2PO4)3, а именно за счет более низкой температуры фазового перехода относительно соединения-аналога и большей химической устойчивости в суперпротонном проводящем состоянии.The technical result is achieved in that the compound Cs 5 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) 3 crystallizes at a molar ratio of CsHSO 4 : CsH 2 PO 4 equal to 2: 3, and due to the properties of the compound Cs 5 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) 3 , namely, due to the lower phase transition temperature relative to the analog compound and greater chemical stability in the superproton conducting state.

Соединение Cs5(HSO4)2(H2PO4)3 проявляет суперпротонные свойства и обратимый воспроизводимый суперпротонный фазовый переход при температуре 115,0°С. Значение проводимости при температуре 120,0°С достигает 1 Ом-1см-1. Соединение Cs5(HSO4)2(H2PO4)3 химически устойчиво до температуры 140,0°С, что подтверждается результатами рентгенофазового анализа образцов до и после нагрева (фиг.1).The compound Cs 5 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) 3 exhibits superprotonic properties and a reversible reproducible superprotonic phase transition at a temperature of 115.0 ° C. The value of conductivity at a temperature of 120.0 ° C reaches 1 Ohm -1 cm -1 . The compound Cs 5 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) 3 is chemically stable to a temperature of 140.0 ° C, which is confirmed by the results of x-ray phase analysis of the samples before and after heating (figure 1).

Данное соединение в монокристаллической форме получают кристаллизацией из водных растворов с мольным соотношением CsHSO4:CsH2PO4, равным 2:3, насыщенных при температуре 50-75°С, методами изотермического упаривания или методом управляемого снижения растворимости. Данная методика позволяет получать монокристаллы неограниченных размеров.This compound in monocrystalline form is obtained by crystallization from aqueous solutions with a CsHSO 4 : CsH 2 PO 4 molar ratio of 2: 3, saturated at a temperature of 50-75 ° C, by isothermal evaporation methods or by controlled solubility reduction method. This technique allows to obtain single crystals of unlimited sizes.

Соединение Cs5(HSO4)2(H2PO4)3 получают в поликристаллической форме методами твердофазного синтеза и высаливанием. Высаливание проводят спиртом из водного раствора с мольным соотношением CsHSO4:CsH2PO4, равным 2:3, насыщенного при температуре 50-75°С, с последующей просушкой при температуре до 80°С. Твердофазный синтез проводят при соотношении компонентов CsHSO4:CsH2PO4, равным 2:3, температуре 60-90°С, времени отжига в 120-200 часов. При твердофазном синтезе предложенные температурные параметры проведения синтеза являются оптимальными, т.к. снижение температуры синтеза приведет к многократному увеличению времени синтеза, а увеличение температуры синтеза приведет к образованию трудноудалимых примесей пиросолей.The compound Cs 5 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) 3 is obtained in polycrystalline form by solid phase synthesis and salting out methods. Salting out is carried out with alcohol from an aqueous solution with a molar ratio of CsHSO 4 : CsH 2 PO 4 equal to 2: 3, saturated at a temperature of 50-75 ° C, followed by drying at a temperature of up to 80 ° C. Solid phase synthesis is carried out at a ratio of CsHSO 4 : CsH 2 PO 4 components of 2: 3, a temperature of 60-90 ° C, and an annealing time of 120-200 hours. In solid-phase synthesis, the proposed temperature parameters for the synthesis are optimal, because a decrease in the synthesis temperature will lead to a multiple increase in the synthesis time, and an increase in the synthesis temperature will lead to the formation of hardly removable impurities of pyrosols.

Пример 1. Для получения монокристаллов размерами ~ 5×5×5 мм приготавливаем раствор состава: CsHSO4 - 115 г, CsH2PO4 - 145 г, Н2О - 30 мл; вымешиваем раствор в течение 7 суток при температуре 60°С. Кристаллизацию проводим от температуры 55°С медленным снижением до комнатной температуры в течение 28 суток (метод управляемого снижения растворимости).Example 1. To obtain single crystals with dimensions of ~ 5 × 5 × 5 mm, we prepare a solution of the composition: CsHSO 4 - 115 g, CsH 2 PO 4 - 145 g, H 2 O - 30 ml; knead the solution for 7 days at a temperature of 60 ° C. Crystallization is carried out from a temperature of 55 ° C by a slow decrease to room temperature over 28 days (a method of controlled decrease in solubility).

Пример 2. Для получения 150 г поликристаллического порошка соединения Cs5(HSO4)2(H2PO4)3 приготавливаем раствор аналогично п.1, к которому необходимо добавлять 96% этиловый спирт до прекращения выпадения осадка. Осадок отфильтровываем на фильтровальной бумаге с последующей сушкой при 60°С в течение 2 часов.Example 2. To obtain 150 g of a polycrystalline powder of the compound Cs 5 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) 3, we prepare a solution similar to claim 1, to which it is necessary to add 96% ethanol until the precipitation ceases. The precipitate is filtered off on filter paper, followed by drying at 60 ° C for 2 hours.

Концентрация спирта влияет только на степень (количество) получения сложного гидросульфатфосфата цезия состава Cs5(HSO4)2(H2PO4)3, на сам процесс извлечения концентрация спирта не влияет.The alcohol concentration only affects the degree (amount) of obtaining complex cesium hydrosulfate phosphate of the composition Cs 5 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) 3 , the alcohol concentration does not affect the extraction process itself.

Пример 3. Для получения 25 г поликристаллического порошка соединения Cs5(HSO4)2(H2PO4)3 приготавливаем шихту состава CsHSO4 - 10 г, CsH2PO4 - 15 г и совместно истираем вручную или в шаровой мельнице. Подготовленную шихту мы подвергаем непрерывному отжигу при 90°С в течение 200 часов.Example 3. To obtain 25 g of a polycrystalline powder of the compound Cs 5 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) 3, we prepare a mixture of the composition CsHSO 4 - 10 g, CsH 2 PO 4 - 15 g and are together abraded manually or in a ball mill. We subjected the prepared mixture to continuous annealing at 90 ° C for 200 hours.

Сложный гидросульфатфосфат цезия состава Cs5(HSO4)2(H2PO4)3 может применяться в качестве суперпротонного проводника во многих областях техники (топливные элементы и ячейки, протонные насосы, газоанализаторы, конденсаторы и т.д.).Complex cesium hydrosulfate phosphate of the composition Cs 5 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) 3 can be used as a superproton conductor in many fields of technology (fuel cells and cells, proton pumps, gas analyzers, capacitors, etc.).

Claims (3)

1. Способ получения сложного гидросульфатфосфата цезия состава Cs5(HSO4)2(H2PO4)3, включающий приготовление водного раствора с мольным соотношением CsHSO4:CsH2PO4, равным 2:3, насыщенного при температуре 50-75°С, с последующей кристаллизацией методом управляемого снижения растворимости с образованием монокристаллов.1. The method of obtaining complex cesium hydrosulfate phosphate composition Cs 5 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) 3 , comprising preparing an aqueous solution with a molar ratio of CsHSO 4 : CsH 2 PO 4 equal to 2: 3, saturated at a temperature of 50-75 ° C, followed by crystallization by the method of controlled decrease in solubility with the formation of single crystals. 2. Способ получения сложного гидросульфатфосфата цезия состава Cs5(HSO4)2(H2PO4)3, включающий приготовление водного раствора с мольным соотношением CsHSO4:CsH2PO4, равным 2:3, насыщенного при температуре 50-75°С, высаливание Cs5(HSO4)2(H2PO4)3 этиловым спиртом и последующую просушку при температуре до 80°С с образованием поликристаллического порошка.2. A method of obtaining a complex cesium hydrosulfate phosphate composition Cs 5 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) 3 , comprising preparing an aqueous solution with a molar ratio of CsHSO 4 : CsH 2 PO 4 equal to 2: 3, saturated at a temperature of 50-75 ° C, salting out Cs 5 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) 3 with ethyl alcohol and subsequent drying at temperatures up to 80 ° C with the formation of a polycrystalline powder. 3. Способ получения сложного гидросульфатфосфата цезия состава Cs5(HSO4)2(H2PO4)3 в виде поликристаллического порошка методом твердофазного синтеза из шихты с мольным соотношением CsHSO4:CsH2PO4, равным 2:3, при температуре 60-90°С. 3. A method of producing a complex cesium hydrosulfate phosphate of the composition Cs 5 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ) 3 in the form of a polycrystalline powder by solid-phase synthesis from a mixture with a molar ratio of CsHSO 4 : CsH 2 PO 4 equal to 2: 3, at a temperature of 60 -90 ° C.
RU2011139341/05A 2011-09-27 2011-09-27 METHODS OF PRODUCING COMPOUND CAESIUM HYDROSULPHATE PHOSPHATE HAVING COMPOSITION Cs5(HSO4)2(H2PO4)3 RU2481427C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011139341/05A RU2481427C1 (en) 2011-09-27 2011-09-27 METHODS OF PRODUCING COMPOUND CAESIUM HYDROSULPHATE PHOSPHATE HAVING COMPOSITION Cs5(HSO4)2(H2PO4)3

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011139341/05A RU2481427C1 (en) 2011-09-27 2011-09-27 METHODS OF PRODUCING COMPOUND CAESIUM HYDROSULPHATE PHOSPHATE HAVING COMPOSITION Cs5(HSO4)2(H2PO4)3

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2481427C1 true RU2481427C1 (en) 2013-05-10

Family

ID=48789517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011139341/05A RU2481427C1 (en) 2011-09-27 2011-09-27 METHODS OF PRODUCING COMPOUND CAESIUM HYDROSULPHATE PHOSPHATE HAVING COMPOSITION Cs5(HSO4)2(H2PO4)3

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2481427C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2636713C1 (en) * 2016-12-22 2017-11-27 Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук" METHOD OF PRODUCING COMPLEX CESIUM HYDROSULFATE PHOSPHATE OF COMPOSITION Cs6 (H2SO4)3 (H2PO4)4
RU2703246C1 (en) * 2018-10-16 2019-10-15 Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук" Composite proton-conducting material and method for production thereof

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HAILE SOSSINA M. et al, Superprotonic conductivity in Cs 3 (HSO 4 ) 2 (H 2 PO 4 ), "Solid State Ionics", 1995, 77, p.p.128-134. HAILE SOSSINA M. et al, X-Ray Difraction Study of Cs 5 (HSO 4 ) 3 (H 2 PO 4 ) 2 , a New Solid Acid with a Unigue *
HAILE SOSSINA M. et al, Superprotonic conductivity in Cs(HSO)(HPO), "Solid State Ionics", 1995, 77, p.p.128-134. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2636713C1 (en) * 2016-12-22 2017-11-27 Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук" METHOD OF PRODUCING COMPLEX CESIUM HYDROSULFATE PHOSPHATE OF COMPOSITION Cs6 (H2SO4)3 (H2PO4)4
RU2703246C1 (en) * 2018-10-16 2019-10-15 Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук" Composite proton-conducting material and method for production thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2481427C1 (en) METHODS OF PRODUCING COMPOUND CAESIUM HYDROSULPHATE PHOSPHATE HAVING COMPOSITION Cs5(HSO4)2(H2PO4)3
CN104445292A (en) Method for simultaneously preparing potassium nitrate and calcium chloride from calcium nitrate solution and potassium chloride
CN101671283A (en) Preparation method of columnar crystal taurine
CN102942547B (en) A kind of GA 4and/or GA 7separation purification method
CN104445381A (en) Preparation method for mesoporous multi-element metal oxide
CN102775334B (en) L-lysine-S-carboxymethyl-L-cysteine salt production process
CN104071844B (en) A kind of combustion method prepares the method for yttrium tantalic acid strontium powder
CN103319326B (en) Preparation method for vanadyl oxalate
CN108550641B (en) Preparation method of lead iodide and perovskite solar cell using lead iodide as raw material
EP3118207A1 (en) Inclusion compound of 3',5'-cyclicdiadenylic acid, and method for producing same
CN102964355B (en) Preparation method of penicillin G sulfoxide
RU2608894C2 (en) CRYSTALLINE FORMS OF 5α-ANDROSTANE-3β,5,6β-TRIOL AND METHODS FOR PRODUCTION THEREOF
CN110156689A (en) A kind of extracting method of cucoline
EP3617191A1 (en) Method for manufacturing diastereomer of citric acid derivative
CN102560678B (en) A kind of method that stray crystal occurs in suppression 4-(4-dimethylaminostyryl) picoline tosilate crystal growing process
RU2636713C1 (en) METHOD OF PRODUCING COMPLEX CESIUM HYDROSULFATE PHOSPHATE OF COMPOSITION Cs6 (H2SO4)3 (H2PO4)4
CN105439846A (en) Purification method for natural abscisic acid
CN106083904B (en) A kind of complex with low temperature phase change of calcic, preparation method and applications
Takeya et al. Phase transition in a superprotonic conductor Cs2 (HSO4)(H2PO4) induced by water vapor
CN105960393A (en) lithium styrene sulfonate
CN104788476B (en) A kind of metal organic frame DMCaF monocrystal materials and preparation method thereof
CA2941353A1 (en) Crystalline 3',5'-cyclic diguanylic acid
CN104788504B (en) A kind of controllable cobalt doped metal organic frame DMMnF monocrystal materials of composition and preparation method thereof
CN104447285B (en) A kind of crystal formation of calcium levulinate monohydrate
CN102432484B (en) Crystallization method for preparing L-phenylalanine monohydrate

Legal Events

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

Effective date: 20170928