RU2587083C1 - Способ получения высокодисперсных порошков оксида индия - Google Patents
Способ получения высокодисперсных порошков оксида индия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2587083C1 RU2587083C1 RU2015123455/05A RU2015123455A RU2587083C1 RU 2587083 C1 RU2587083 C1 RU 2587083C1 RU 2015123455/05 A RU2015123455/05 A RU 2015123455/05A RU 2015123455 A RU2015123455 A RU 2015123455A RU 2587083 C1 RU2587083 C1 RU 2587083C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- indium oxide
- indium
- solution
- anion exchange
- exchange resin
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G15/00—Compounds of gallium, indium or thallium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения высокодисперсных порошков оксида индия InО3, которые могут быть использованы в качестве полупроводников и газовых сенсоров. Способ получения субмикронного порошка оксида индия включает приготовление исходного водного раствора сульфата индия, который приводят в контакт с реагентом-осадителем, в качестве которого используют сильноосновные гелевые аниониты АВ-17-8 или Purolite А300 в гидроксидной форме. После контакта с анионитом продукт-прекурсор отделяют от раствора, промывают водой, сушат и обжигают при температуре 400°С. Ионообменный способ обеспечивает получение высокодисперсного порошка оксида индия с бимодальным распределением (50, 150 нм) частиц по размерам, не содержащего катионов осадителя, без применения агрессивных сред и давлений. 2 ил., 4 пр.
Description
Изобретение относится к технологии получения порошков оксида индия, которые могут быть использованы в качестве полупроводников и газовых сенсоров.
Известен способ получения нанодисперсных порошкообразных оксидов 3d-металлов, 4d-металлов оксида индия [патент RU №2538585, МПК C01G 25/02, B01J 19/12, опубл. 10.01.2015]. Раствор карбамида и раствор нитрата индия смешивают в смесителе. Полученную смесь подают в камеру электромагнитного излучения, где компоненты смеси взаимодействуют между собой с образованием нанодисперсного оксида индия. В процессе взаимодействия реагенты также образуют пары, которые конденсируются и выводятся из камеры электромагнитного излучения.
К недостаткам данного способа можно отнести сложность и дороговизну аппаратурного оформления, высокую стоимость исходного сырья (карбамида), а также необходимость улавливания паров из камеры электромагнитного излучения.
Известен способ получения нанодисперсных порошков оксида индия [S. Maensiri, P. Laokul, J. Klinkaewnarong, S. Phokha, V. Promarak, S. Séraphin. Indium oxide (In2O 3) nanoparticles using Aloe vera plant extract: Synthesis and optical properties. Optoelectronics and advanced materials - rapid communications Vol. 2, No. 3, March 2008, p. 161-165], в котором 3 г ацетилацетоната индия растворяют в 30 мл водного экстракта алоэ вера и выдерживают в течение нескольких часов при температуре 60°С до удаления воды. Полученный порошкообразный прекурсор измельчают и обжигают при температуре 600°С.
К недостаткам данного способа можно отнести: дороговизну исходных веществ, необоснованность применения алоэ вера для синтеза оксида индия.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения оксида индия [Руководство по неорганическому синтезу. Редактор Г. Брауэр. В шести томах. - М.: Мир, 1985, т. 3, с. 941]. К раствору хлорида индия при 100°С приливают в небольшом избытке раствор аммиака. На несколько часов осадок оставляют «стареть» под маточным раствором при 100°С, затем отмывают водой до отсутствия хлорид-ионов и сушат при комнатной температуре. Полученный гидроксид индия In2O3 прокаливают при 850°С до постоянной массы, а затем еще 30 мин на воздухе при 1000°С.
К недостаткам данного способа можно отнести большой расход воды на промывание осадка от хлорид-ионов.
Техническим результатом заявляемого изобретения является разработка анионообменного способа получения высокодисперсных порошков оксида индия, являющегося достаточно простым, не предполагающего применения агрессивных сред и высоких давлений.
Технический результат достигается тем, что в способе получения порошков оксида индия, включающем приготовление исходного раствора соли индия, осаждение из раствора продукта - прекурсора, отделение от раствора, промывку водой, сушку и обжиг, новым является то, что в качестве реагента-осадителя используют сильноосновный гелевый анионит АВ-17-8 или Purolite А300 в гидроксидной форме с полистирольной матрицей, содержащий в качестве функциональных групп остатки четвертичных аммониевых оснований - N+(СН3)3.
Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей химии и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательный уровень».
Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 показаны рентгеновские спектры оксида индия, полученного из сульфатного раствора. На фиг. 2 представлена микрофотография оксида индия.
Необходимость создания настоящего изобретения обусловлена тем, что по данным многих исследований, осаждение In(ОН)3 идет через промежуточную стадию образования основных солей различного состава, например In4(OH)10SO4, In5(OH)14Cl, In(OH)2.5(SO4)0.25 и т.п. При анионообменном синтезе образуются прекурсоры, не содержащие примесей основных солей. Кроме того, предложенный анионообменный синтез приводит к образованию высокодисперсного продукта.
При создании заявленного изобретения были использованы гелевые и пористые сильноосновные аниониты в ОН-форме. Полученные данные свидетельствуют, что использование пористых анионитов нецелесообразно, так как значительная доля осадка (более 50%) удерживается анионитом. Поэтому выбор гелевого сильноосновного анионита АВ-17-8 или Purolite А300 является предпочтительным.
Заявляемый способ осуществляется следующим образом.
Переводят анионит АВ-17-8 (ГОСТ 20301-74) или Purolite А300 в ОН-форму, осуществляют контакт анионита с раствором соли индия (III), отделение и промывку осадка, прокаливание.
Перевод анионита в ОН-форму проводят заливая исходный АВ-17-8 или Purolite А300 в хлоридной форме 1 М раствором NaOH (т:ж=1:3), затем 2 М раствором NaOH - 3 раза, выдерживая каждую порцию в течение часа. После чего анионит промывают дистиллированной водой до отрицательной реакции на хлорид-ион. Полученный анионит высушивают при температуре около 60°С.
Массу анионита, необходимую для синтеза, рассчитывают по формуле:
где CIn, - концентрация исходного раствора индия (III), VIn - объем исходного раствора индия, мл; n - молярное соотношение функциональных групп анионита и ионов индия, СОЕ - статическая обменная емкость анионита в ОН-форме, ммоль-экв·г-1.
Рассчитанное количество анионита, выступающего в качестве реагента-осадителя, приводят в контакт с 50 мл 0,42 М раствора сульфата индия. Систему перемешивают на шейкере со скоростью 120 мин-1 при комнатной температуре в течение 40 мин. После чего анионит отделяют, пропуская смесь через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Для отделения осадка проводят фильтрование на воронке Бюхнера под вакуумом. Осадок (прекурсор) после промывания водой сушат при температуре 100°С. Далее прекурсор обжигают при температуре 400°С для получения чистой фазы оксида индия (III).
На фиг. 1 представлена рентгенограмма продукта, прокаленного при 400°С. Дифракционные пики с d=2,925Å, 2,531Å, 1,791Å соответствуют чистой фазе кубического In2O3 (JCPDS 74-1990).
Согласно данным РФА продуктов, полученных с использованием анионита АВ-17-8 или Purolite А300 в качестве реагента-осадителя, образование оксида индия происходит при более низких температурах, чем описано в прототипе (1000°С).
Пример 1. Получение высокодисперсных порошков In2O3 из сульфатных растворов индия при температуре 400°С в течение 1 ч.
Навеску анионита АВ-17-8 массой 43 г (n=4,5) приводят в контакт с 50 мл 0,42 М раствора сульфата индия. Систему перемешивают на шейкере со скоростью 120 мин-1 при комнатной температуре в течение 40 мин. После чего анионит отделяют, пропуская смесь через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Для отделения осадка проводят фильтрование на воронке Бюхнера под вакуумом. Полученный осадок (прекурсор) промывают водой, высушивают при 100°С в сушильном шкафу. Далее прекурсор обжигают при температуре 400°С в течение 1 ч для получения чистой фазы оксида индия. По данным микрорентгеноспектрального анализа, соотношение In:ОН в любой точке твердой фазы составляет 1:3, т.е. соответствует стехиометрии фазы гидроксида. Полученный осадок анализировали методами ИК-спектроскопии, микрорентгенофлуресцентным, атомно-абсорбционным и химическим анализом. В осадке не обнаружено примесей основных солей. Выход продукта - 74%.
На фиг. 1 представлен типичный рентгеновский спектр.
На фиг. 2 представлена электронная микрофотография, из которой следует, что частицы оксида индия имеют форму, близкую к сферической, и размер порядка 50-100 нм, кроме того, наблюдается некоторое количество агломератов субмикронного размера.
Пример 2. Получение высокодисперсных порошков In2O3 из сульфатных растворов индия при температуре 400°С в течение 1 ч.
Навеску анионита АВ-17-8 массой 57 г (n=6) приводят в контакт с 50 мл 0,42 M раствора сульфата индия. Систему перемешивают на шейкере со скоростью 120 мин-1 при комнатной температуре в течение 40 мин. После чего анионит отделяют, пропуская смесь через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Для отделения осадка проводят фильтрование на воронке Бюхнера под вакуумом. Полученный осадок (прекурсор) промывают водой, высушивают при 100°С в сушильном шкафу. Далее прекурсор обжигают при температуре 400°С в течение 1 часа для получения чистой фазы оксида индия. По данным микрорентгеноспектрального анализа соотношение In:ОН в любой точке твердой фазы составляет 1:3, т.е. соответствует стехиометрии фазы гидроксида. Полученный осадок анализировали методами ИК-спектроскопии, микрорентгенофлуресцентным, атомно-абсорбционным и химическим анализом. В осадке не обнаружено примесей основных солей. Выход продукта - 85%.
Результаты РФА и электронно-микроскопического анализа аналогичны представленным в примере 1 на фиг. 1.
Пример 3. Получение высокодисперсных порошков In2O3 из сульфатных растворов индия при температуре 400°С в течение 1 ч.
Навеску анионита Purolite А300 массой 38 г (n=4,5) приводят в контакт с 50 мл 0,42 M раствора сульфата индия. Систему перемешивают на шейкере со скоростью 120 мин-1 при комнатной температуре в течение 40 мин. После чего анионит отделяют, пропуская смесь через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Для отделения осадка проводят фильтрование на воронке Бюхнера под вакуумом. Полученный осадок (прекурсор) промывают водой, высушивают при 100°С в сушильном шкафу. Далее прекурсор обжигают при 400°С в течение 1 ч для получения чистой фазы оксида индия. По данным микрорентгеноспектрального анализа, соотношение In:ОН в любой точке твердой фазы составляет 1:3, т.е. соответствует стехиометрии фазы гидроксида. Полученный осадок анализировали методами ИК-спектроскопии, микрорентгенофлуресцентным, атомно-абсорбционным и химическим анализом. В осадке не обнаружено примесей основных солей. Выход продукта - 76%.
Результаты РФА и электронно-микроскопического анализа аналогичны представленным в примере 1 на фиг. 1.
Пример 4. Получение высокодисперсных порошков оксида индия In2O3 из сульфатных растворов индия при температуре 400°С в течение 1 ч.
Навеску анионита Purolite А300 массой 54 г (n=6) приводят в контакт с 50 мл 0,42 M раствора сульфата индия. Систему перемешивают на шейкере со скоростью 120 мин-1 при комнатной температуре в течение 40 мин. После чего анионит отделяют, пропуская смесь через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Для отделения осадка проводят фильтрование на воронке Бюхнера под вакуумом. Полученный осадок (прекурсор) промывают водой, высушивают при 100°С в сушильном шкафу. Далее прекурсор обжигают при 400°С в течение 1 ч для получения чистой фазы оксида индия. По данным микрорентгеноспектрального анализа соотношение In:ОН в любой точке твердой фазы составляет 1:3, т.е. соответствует стехиометрии фазы гидроксида. Полученный осадок анализировали методами ИК-спектроскопии, микрорентгенофлуресцентным, атомно-абсорбционным и химическим анализом. В осадке не обнаружено примесей основных солей. Выход продукта - 87%.
Результаты РФА и электронно-микроскопического анализа аналогичны представленным в примере 1 на фиг. 1.
Преимущества предлагаемого способа заключаются в том, что он достаточно прост, не предполагает применения агрессивных сред и давлений. Используя данное техническое решение можно добиться получения продукта, не содержащего примесей основных солей, что освобождает в дальнейшем от необходимости длительной промывки полученного осадка. Кроме того, предложенный анионообменный метод синтеза оксида индия приводит к образованию высокодисперсного продукта.
Claims (1)
- Способ получения высокодисперсных порошков оксида индия In2O3, включающий приготовление исходного водного раствора, содержащего сульфат индия, осаждение из раствора продукта-прекурсора, отделение его от раствора, промывку водой, сушку и обжиг при 400°C, отличающийся тем, что в качестве реагента-осадителя используют сильноосновные гелевые аниониты (AB-17-8 (Россия) или Purolite A300) с полистирольной матрицей, содержащие остатки четвертичных аммониевых оснований -N+(CH3)3 в гидроксидной форме.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015123455/05A RU2587083C1 (ru) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | Способ получения высокодисперсных порошков оксида индия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015123455/05A RU2587083C1 (ru) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | Способ получения высокодисперсных порошков оксида индия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2587083C1 true RU2587083C1 (ru) | 2016-06-10 |
Family
ID=56115750
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015123455/05A RU2587083C1 (ru) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | Способ получения высокодисперсных порошков оксида индия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2587083C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111454049A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-07-28 | 宁波大学 | 一种氧化铟透明半导体陶瓷的制备方法 |
CN114875451A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-08-09 | 广东先导稀材股份有限公司 | 一种硫酸铟电解液及其制备方法 |
RU2815042C1 (ru) * | 2023-06-13 | 2024-03-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Способ получения наноразмерных порошков оксидов индия |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3738454B2 (ja) * | 1993-08-11 | 2006-01-25 | 住友化学株式会社 | 複合金属酸化物粉末およびその製造方法 |
RU2538585C2 (ru) * | 2012-08-31 | 2015-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные Технологии Синтеза" | Способ получения нанодисперсных оксидов металлов |
-
2015
- 2015-06-15 RU RU2015123455/05A patent/RU2587083C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3738454B2 (ja) * | 1993-08-11 | 2006-01-25 | 住友化学株式会社 | 複合金属酸化物粉末およびその製造方法 |
RU2538585C2 (ru) * | 2012-08-31 | 2015-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные Технологии Синтеза" | Способ получения нанодисперсных оксидов металлов |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
РУКОВОДСТВО ПО НЕОРГАНИЧЕСКОМУ СИНТЕЗУ, РЕДАКТОР Г.БРАУЭР. В ШЕСТИ ТОМАХ.- М. : МИР, 1985, Т.3, С. 941. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111454049A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-07-28 | 宁波大学 | 一种氧化铟透明半导体陶瓷的制备方法 |
CN111454049B (zh) * | 2020-04-01 | 2021-11-30 | 宁波大学 | 一种氧化铟透明半导体陶瓷的制备方法 |
CN114875451A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-08-09 | 广东先导稀材股份有限公司 | 一种硫酸铟电解液及其制备方法 |
CN114875451B (zh) * | 2022-06-08 | 2024-02-27 | 先导电子科技股份有限公司 | 一种硫酸铟电解液及其制备方法 |
RU2815042C1 (ru) * | 2023-06-13 | 2024-03-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Способ получения наноразмерных порошков оксидов индия |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kim et al. | Trends in structure and thermodynamic properties of normal rare earth carbonates and rare earth hydroxycarbonates | |
Song et al. | Synthesis and characterization of magnesium hydroxide by batch reaction crystallization | |
Hsieh | Spherical zinc oxide nano particles from zinc acetate in the precipitation method | |
Farrukh et al. | Influence of reaction parameters on the synthesis of surfactant-assisted tin oxide nanoparticles | |
Soofivand et al. | Simple and facile synthesis of Ag2CrO4 and Ag2Cr2O7 micro/nanostructures using a silver precursor | |
RU2587083C1 (ru) | Способ получения высокодисперсных порошков оксида индия | |
Tang et al. | Synthesis and characterization of Gd 2 Zr 2 O 7 defect-fluorite oxide nanoparticles via a homogeneous precipitation-solvothermal method | |
Perveen et al. | Synthesis, structural properties and catalytic activity of MgO-SnO 2 nanocatalysts | |
Tien et al. | Influence of the preparation conditions on the size and morphology of nanocrystalline lanthanum orthoferrite | |
Savinkina et al. | Synthesis and morphology of anatase and η-TiO 2 nanoparticles | |
KR101108691B1 (ko) | 수열합성법에 의한 나노 산화아연 분말의 제조방법 | |
US9533354B2 (en) | Method for preparing size-controlled gold nanoparticles and colorimetric detection method of strong acid using the same | |
CN106241856A (zh) | 一种锌镁铝类水滑石的制备方法 | |
RU2649443C1 (ru) | Способ получения субмикронных порошков феррита кобальта (ii) | |
RU2699891C1 (ru) | Способ получения наноразмерных порошков феррита меди (ii) | |
Gevorkyan et al. | Synthesis of nanopowders and consolidation of nanoceramics of various applications | |
Anas et al. | New insights on physico-chemical transformations of ZnO: From clustered multipods to single crystalline nanoplates | |
Ajibade et al. | Synthesis and structural studies of nickel sulphide and palladium sulphide nanocrystals | |
Egorysheva et al. | Microwave-Assisted Hydrothermal Synthesis of Bi 6 (NO 3) 2 O 7 (OH) 2 and Its Photocatalytic Properties | |
CN108946796A (zh) | 一种掺杂钛酸盐及其制备方法 | |
Liu et al. | Nucleation and structure of supersaturated sodium zincate solution | |
Kuz’micheva et al. | Composition, microstructure, and properties of anatase and η-TiO 2 nanoparticles | |
JP2547007B2 (ja) | ペロブスカイト型酸化物微粉末の製造方法 | |
JP6673841B2 (ja) | 吸着材 | |
Maslennikova et al. | Role of mixing reagent solutions in the formation of morphological features of nanocrystalline particles of magnesium hydroxide and oxide |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200616 |