RU2688606C1 - Способ получения индатов редкоземельных элементов P3ЭInO3 - Google Patents

Способ получения индатов редкоземельных элементов P3ЭInO3 Download PDF

Info

Publication number
RU2688606C1
RU2688606C1 RU2018127608A RU2018127608A RU2688606C1 RU 2688606 C1 RU2688606 C1 RU 2688606C1 RU 2018127608 A RU2018127608 A RU 2018127608A RU 2018127608 A RU2018127608 A RU 2018127608A RU 2688606 C1 RU2688606 C1 RU 2688606C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
indates
rare
earth elements
oxides
ree
Prior art date
Application number
RU2018127608A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Антонович Новоженов
Александр Владимирович Новоженов
Ольга Владимировна Белова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет"
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 образования "Алтайский государственный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет"
Priority to RU2018127608A priority Critical patent/RU2688606C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2688606C1 publication Critical patent/RU2688606C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/14Methods for preparing oxides or hydroxides in general
    • C01B13/36Methods for preparing oxides or hydroxides in general by precipitation reactions in aqueous solutions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/14Methods for preparing oxides or hydroxides in general
    • C01B13/145After-treatment of oxides or hydroxides, e.g. pulverising, drying, decreasing the acidity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/206Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G15/00Compounds of gallium, indium or thallium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к химии твердофазных превращений неорганических соединений, а именно к синтезу тройных соединений индатов редкоземельных элементов (РЗЭ) со структурой перовскита, и может быть использовано как в химической промышленности, так и в оптоэлектронике и микроэлектронике. Cпособ получения индатов РЗЭ (Ln - La, Се, Pr, Nd, Sm, Gd, Er) включает осаждение раствором аммиака из смеси растворов нитратов редкоземельных элементов гидратированных оксидов РЗЭ и индия, т.е. их α-форм LnO⋅nHO, InO⋅nHO, которые отличаются высокой химической активностью по сравнению с β-формами LnO, InO, которые получаются при прокаливании исходных оксидов, и прокаливании полученных смесей при 800°С в течение 24 часов. Технический результат - получение индатов РЗЭ при более низкой температуре. 7 ил., 1 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к химии твердофазных превращений неорганических соединений, а именно к синтезу тройных соединений индатов редкоземельных элементов со структурой перовскита и может быть использовано как в химической промышленности, так и в оптоэлектронике и микроэлектронике.
Тройные соединения оксидов редкоземельных и других металлов со структурой перовскита широко используются в электронной и химической промышленности (Арсеньев П.А. и др.. Соединения редкоземельных элементов. Системы с оксидами I-III групп. М.: Наука, 1983. - 280 с. Портной К.И., Н.И. Тимофеева. Кислородные соединения редкоземельных элементов.- М.: Металлургия, 1986. - 480 с). В частности, твердые растворы алюминатов, скандатов, галлатов, индатов лантана и других редкоземельных элементов (Ln) со структурой перовскита (LnMO3, М - Al, Sc, Ga, In) являются перспективными материалами для изготовления активных элементов лазерной техники (Boulon, G. Fifty years of advance in solidstate laser materials / G. Boulon // Optical Materials. - 2012. - Vol. 34. - P. 499-512). Индаты, содержащие редкоземельные ионы, также являются хорошими фото- и катодолюминофорами (Гориловская Н.Б. и др. Электрические свойства двойных оксидов индия и редкоземельных элементов (РЗЭ) // Журнал неорганической химии. - 1982. - Т. 27, вып. 3. - С. 592-594), которые могут быть использованы при создании светодиодов белого света. К их достоинствам, помимо возможности возбуждения излучением видимого либо ближнего УФ-диапазона, относится также стабильность во влажной атмосфере.
Известные способы получения таких оксидов традиционным керамическим способом заключаются в длительном высокотемпературном прокаливании смеси исходных оксидов, взятых в стехиометрическом отношении (десятки часов при 1273°С и выше), с многократными промежуточными перетираниями. К недостаткам этого метода относятся длительность, трудоемкость, энергоемкость, а также низкие значения удельных поверхностей продуктов синтеза.
Известен способ получения индатов редкоземельных элементоа, заключающийся в спекании исходных оксидов редкоземельных элементов Ln2O3 и In2O3. Так, индат лантана готовили из смесей оксидов лантана (La2O3) и индия (In2O3). Смесь оксидов, предварительно растертая в агатовой ступке смешивали в стехиометрическом соотношении 1:1 и помещали в корундовый тигель. Полученные смеси нагревали сначала при 600°С в течение 4 часов, а затем отжигали при 1250°С в течение 6 часов. (An Tang, Dingfei Zang, Liu Yang, XiaoHong Wang Luminescent properties of new red-emitting phosphor based on LaInO3
to LED. // Optoelectronics and advanced material-Rapid communication. Vol. 3 No 10. October 2011. P. 1031-1034.).
Недостатком этого метода является применение высоких температур, предварительная подготовка исходных смесей оксидов.
Близкий к вышеприведенному метод получения индата лантана заключается в прокаливании смешанных в этаноле в течение 24 часов с последующим высушиванием и предварительным прокаливанием смесей при 1300°С на воздухе в течение 4 часов оксидов лантана La2O3 и индия In2O3 в стехиометрических соотношениях. Затем полученные образцы прессовали в диски и снова прокаливали при 1500°С. (Hyun Min Park, Hwack Joo Lee, Sang Hyun Park and Han III Yoob Lanthanum indium oxide from X-ray powder diffraction. // Acta Cryst. (2003). C59, i131±i132).
Недостатком этого метода является использование высоких температур, предварительная подготовка исходных смесей оксидов.
Известен также способ получения индатов лантана и празеодима при котором индаты Pr1-xLaxInO3 (х=0,0-1,0) получали керамическим методом из оксидов индия In2O3, празеодима Pr6O11, лантана La2O3. Оксид лантана был предварительно прокален при 1173 К в течение 1 ч. Порошки исходных соединений, взятые в заданных молярных соотношениях, смешивали и мололи в планетарной мельнице Pulverizette 6 с добавлением этанола. Полученную шихту с внесенным этанолом прессовали под давлением 50-75 МПа в таблетки диаметром 25 мм и высотой 5-7 мм и затем отжигали при 1523 К на воздухе на протяжении 5 ч. После предварительного обжига таблетки дробили, перемалывали, прессовали в бруски длиной 30 мм и сечением 5×5 мм2, которые отжигали при температуре 1523 К на воздухе в течение 5 ч. (Кандидатова И.Н., Башкиров Л.А. Петров Г.С. Термический анализ. Тепловое расширение индатов празеодима-лантана Pr1-xLaxInO3. // Труды Белорусского государственного технического университета. Химия и технология неорганических материалов и веществ. 2012. №3. С. 29-31.).
Недостатком этого метода является достаточно длительная подготовка исходных оксидов элементов, прессование шихты. Предварительный отжиг при 1250°С смесей оксидов с последующим размолом полученного спеченного продукта и окончательный отжиг в течение 5 часов при 1250°С.
Известен механохимический метод синтеза перовскитов, который заключается в предварительной механической обработке смесей кислородсодержащих соединений (оксидов, гидроксидов, карбонатов) переходных элементов ПЭ и редкоземельных элементов РЗЭ перед стадией их термообработки [РФ 2065325, B01J 23/10, 20.08.1996]. Увеличение дисперсности сырья приводит к уменьшению температуры синтеза (до 500-700°С) и длительности термической обработки, т.е. снижению энергоемкости методики, в сравнении с традиционным керамическим синтезом. Важным достоинством метода является невысокая энергоемкость, сокращение времени синтеза, отсутствие водных стоков из различного сырья с удельной поверхностью, ранее достигаемой только методом соосаждения.
К недостаткам метода относятся возможность загрязнения продукта синтеза абразивным материалом, так называемый «намол».
В основу изобретения положена задача получения индатов редкоземельных элементов при более низкой температуре, исключив все высокотемпературные стадии.
Задача решается тем, что предлагается способ получения индатов редкоземельных элементов, включающий осаждение (аммиаком) смеси гидратированных оксидов РЗЭ и индия (их α-формы Ln2O3⋅nH2O, In2O3⋅nH2O, которые отличаются достаточно высокой химической активностью по сравнению с β-формами (Ln2O3, In2O3, которые получаются при прокаливании исходных оксидов) и прокаливании полученных смесей при 800°С в течение 24 часов (Ln - La, Се, Pr, Nd, Sm, Gd, Ег и др.).
Рассмотрим пример получения индатов РЗЭ на примере LaInO3.
Пример. Синтез индата лантана LaInO3.
В качестве исходных соединений для синтеза выбирают La(NO3)3⋅6H2O (ХЧ), In(NO3)2⋅6H2O. Соли смешивают в стехиометрических количествах, соответствующих конечному продукту LaInO3.
Способ осуществляется следующим образом. Процесс синтеза проводят в несколько стадий:
1 стадия: нитраты индия и лантана марки ХЧ растворяют в воде, подкисленной азотной кислотой, для исключения гидролиза. Соотношения исходных нитратов берется таким образом, чтобы получить индат требуемого состава (LaInO3). Раствор смеси нитратов обеспечивает однородное смешивание компонентов.
2 стадия: производится осаждение 10% гидроксидом аммония однородной смеси гидратированных оксидов лантана и индия. Полученный осадок промывают дистиллированной водой и высушивают в сушильном шкафу при 105°С.
La(NO3)3+In(NO3)3+6NH4(OH)=La(OH)3+In(OH)3+6NH4NO3.
3 стадия: прокаливают в муфельной печи при 800°С в течение 24 час.
Аналогичные действия производят и для получения индатов других РЗЭ.
Рентгенофазовый анализ образцов до и после прокаливания на воздухе проводят на дифрактометре Bruker D8 (Германия) в диапазоне углов 20°-80° по 2 тета, с шагом 0.05, 5 сек накопления в точке. Идентификацию фаз проводят по базе данных ISCD и JCPDS.
Термический анализ выполняют на дериватографе Q-1500 в интервале температур 20-1000°С на воздухе и в токе гелия. Скорость нагрева образцов составляет 10°/мин, навеска образца - 200-1000 мг.
Рентгенофазовый анализ показал, что при этих условиях получается индат лантана (LaInO3). Рентгенограмма полученного индата и рентгенограмма индата из базы JCPDS совпадают (Фиг. 1-2., табл. 1).
Figure 00000001
Исследование поверхности полученного индата методом атомно-силовой микроскопии (прибор Solver Next) показало ее очень развитую поверхность (Фиг. 3).
Основным преимуществом изобретения является снижение температуры синтеза с 1300-1500°С до 800°С, чистота полученного продукта, которая определяется чистотой исходных веществ, отсутствие трудоемких промежуточных стадий.
Аналогичным способом были получены индат неодима (NdInO3), индаты гадолиния (GdInO3) и эрбия (ErInO3) и индаты других редкоземельных элементов. Рентгено-граммы полученных индатов и рентгенограммы этих индатов из базы JCPDS совпадают (Фиг. 4-7).

Claims (1)

  1. Способ получения индатов редкоземельных элементов РЗЭInO3, отличающийся тем, что осуществляют осаждение раствором аммиака из смеси растворов нитратов редкоземельных элементов и индия их гидратированных оксидов с последующей промывкой и высушиванием гидратированных оксидов, а также прокаливанием при 800°С в течение 24 часов.
RU2018127608A 2018-07-26 2018-07-26 Способ получения индатов редкоземельных элементов P3ЭInO3 RU2688606C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018127608A RU2688606C1 (ru) 2018-07-26 2018-07-26 Способ получения индатов редкоземельных элементов P3ЭInO3

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018127608A RU2688606C1 (ru) 2018-07-26 2018-07-26 Способ получения индатов редкоземельных элементов P3ЭInO3

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2688606C1 true RU2688606C1 (ru) 2019-05-21

Family

ID=66636616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018127608A RU2688606C1 (ru) 2018-07-26 2018-07-26 Способ получения индатов редкоземельных элементов P3ЭInO3

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2688606C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2721700C1 (ru) * 2019-08-20 2020-05-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" Способ получения галлатов неодима NdGaO3, Nd5Ga3O12 и Nd4Ga2O9

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008038234A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Idemitsu Kosan Co Ltd 酸化ランタン含有酸化物ターゲット
RU2440292C2 (ru) * 2009-12-31 2012-01-20 Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук Способ получения перовскитов

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008038234A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Idemitsu Kosan Co Ltd 酸化ランタン含有酸化物ターゲット
RU2440292C2 (ru) * 2009-12-31 2012-01-20 Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук Способ получения перовскитов

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PARK H.M. et al. Lanthanum indium oxide from X-ray powder diffraction, "Acta Cryst.", 2003, C59, i131-i132. *
TANG А et al. Luminescent properties of a new red-emitting phosphor based on LaInO 3 for LED, "Optoelectronics and Advanced Materials", 2011, Vol.3, No.10, pp 1031-1034. *
TANG А et al. Luminescent properties of a new red-emitting phosphor based on LaInO 3 for LED, "Optoelectronics and Advanced Materials", 2011, Vol.3, No.10, pp 1031-1034. PARK H.M. et al. Lanthanum indium oxide from X-ray powder diffraction, "Acta Cryst.", 2003, C59, i131-i132. *
ХАЛЯВИНА А.И. и др. Поиск условий снижения температуры синтеза индатов РЗЭ, "Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности, материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием", Бийск, 2015, стр.63-65. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2721700C1 (ru) * 2019-08-20 2020-05-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" Способ получения галлатов неодима NdGaO3, Nd5Ga3O12 и Nd4Ga2O9

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Influence of pH values on (Nd+ Y): Al molar ratio of Nd: YAG nanopowders and preparation of transparent ceramics
JPS63210024A (ja) InGaZn↓5O↓8で示される六方晶系の層状構造を有する化合物およびその製造法
JPH0244259B2 (ru)
Garbout et al. Structural and photoluminescence characteristics of Sm3+ activated RE2Ti2O7 (RE= Gd, La) as orange-red emitting phosphors
Méndez et al. Effect of thermal annealing on the kinetics of rehydroxylation of Eu3+: La2O3 nanocrystals
Borlaf et al. Strong photoluminescence emission at low dopant amount in YAG: Ce and YAG: Eu phosphors
JP5187654B2 (ja) 複合金属硫化物の製造方法および複合金属硫化物焼結体の製造方法
Singh et al. Luminescence properties of Sm3+ doped LaP3O9 phosphors
Cheng et al. Low-temperature solution synthesis and characterization of Ce-doped YAG nanoparticles
Zalga et al. On the sol–gel preparation of different tungstates and molybdates
RU2688606C1 (ru) Способ получения индатов редкоземельных элементов P3ЭInO3
Liu et al. Upconversion/Downconversion luminescence and preparation of NIR-to-UV-excited Gd2O2S: Er phosphor
CN102627970A (zh) 一种稀土正铌酸盐发光材料及其制备方法
CN101693833B (zh) 一种红色高亮度长余辉发光材料及其制备方法
CN102826606A (zh) 一种负热膨胀稀土钨酸盐Sc2W3O12材料的制备方法
De Guire et al. Coprecipitation synthesis of doped lanthanum chromite
Verma et al. Enhanced luminescence by tunable coupling of Eu 3+ and Tb 3+ in ZnAl 2 O 4: Eu 3+: Tb 3+ phosphor synthesized by solution combustion method
Brown et al. Phase Relations in the System In2O3–TiO2–Fe2O3at 1100° C in Air
Bao et al. Synthesis and luminescent properties of nanoparticles LaSrAl3O7: Eu, Tb
Butkute et al. Sol–gel synthesis, characterization and study of substitution effects in different gallium-containing garnets
CN108559504A (zh) 一种高灵敏度荧光测温材料及其制备方法
RU2663736C2 (ru) Способ получения галлата лантана LaGaO3
RU2721700C1 (ru) Способ получения галлатов неодима NdGaO3, Nd5Ga3O12 и Nd4Ga2O9
Lu et al. Self-recoverable photochromism of tape-casting-derived Er-doped potassium sodium niobate thick films via sol-gel route
RU2711318C2 (ru) Способ получения люминесцентной керамики на основе сложных оксидов со структурой граната