RU2808895C1 - Способ синтеза фторида бария-лантана - Google Patents
Способ синтеза фторида бария-лантана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808895C1 RU2808895C1 RU2022130894A RU2022130894A RU2808895C1 RU 2808895 C1 RU2808895 C1 RU 2808895C1 RU 2022130894 A RU2022130894 A RU 2022130894A RU 2022130894 A RU2022130894 A RU 2022130894A RU 2808895 C1 RU2808895 C1 RU 2808895C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nitrate
- barium
- lanthanum
- fluoride
- sodium
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- INRNYKKAMXBSCS-UHFFFAOYSA-I barium(2+) lanthanum(3+) pentafluoride Chemical compound [F-].[Ba+2].[La+3].[F-].[F-].[F-].[F-] INRNYKKAMXBSCS-UHFFFAOYSA-I 0.000 title claims abstract description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 18
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims description 17
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 28
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 26
- IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N barium nitrate Chemical compound [Ba+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims abstract description 17
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 claims abstract description 13
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 4
- GJKFIJKSBFYMQK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GJKFIJKSBFYMQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- HVMFKXBHFRRAAD-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate;hydrate Chemical compound O.[La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O HVMFKXBHFRRAAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000012154 double-distilled water Substances 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 11
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical group [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 8
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 4
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OYLGJCQECKOTOL-UHFFFAOYSA-L barium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ba+2] OYLGJCQECKOTOL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910001632 barium fluoride Inorganic materials 0.000 description 4
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BYMUNNMMXKDFEZ-UHFFFAOYSA-K trifluorolanthanum Chemical compound F[La](F)F BYMUNNMMXKDFEZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 229910016036 BaF 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 208000037957 feline spongiform encephalopathy Diseases 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate Chemical class [La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150110330 CRAT gene Proteins 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005690 GdF 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017768 LaF 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017855 NH 4 F Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012025 fluorinating agent Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- CDOBVFVOKKCFEZ-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+) trinitrate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O CDOBVFVOKKCFEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RLDBHKUGRPXFBF-UHFFFAOYSA-N lanthanum;hydrate Chemical compound O.[La] RLDBHKUGRPXFBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N nitrous oxide Inorganic materials [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Abstract
Изобретение может быть использовано при получении прекурсоров фторпроводящих твердых электролитов (ФТЭЛ) для батарей, работающих при повышенных температурах. Для синтеза фторида бария-лантана методом из раствора в расплаве смешивают навески порошков нитрата бария, шестиводного нитрата лантана, фторида натрия и нитрата натрия. При этом навески порошков нитратов бария и нитрата гидрата лантана помещают в агатовую ступку и перетирают при комнатной температуре до достижения однородности смеси. Затем добавляют навески нитрата натрия и фторида натрия. Тигель с полученной смесью помещают в муфельную печь и нагревают до температуры от 400°С до 500°С со скоростью нагрева 10°С в мин и временем выдержки в печи от 1 до 6 ч, оставляют в печи для остывания до комнатной температуры. Спек извлекают из тигля и промывают бидистиллированной водой при перемешивании магнитной мешалкой в полипропиленовом реакторе. После каждой промывки маточный раствор декантируют. Осуществляют контроль наличия нитрат-ионов до получения заданного продукта Ba(1-X)LaxF2+x, где х=0,3-0,5. Изобретение позволяет получить однофазные неагломерированные порошки фторида бария-лантана с высокой ионной проводимостью при температуре, не превышающей 500°С. 2 ил., 3 табл., 7 пр.
Description
Изобретение относится к области препаративного получения химических веществ, которые могут применяться в качестве прекурсоров фтор-проводящих твердых электролитов (ФТЭЛ) для батарей, работающих при повышенных температурах (Gschwind F. et al., J. Fluorine Chem., 182 (2016) 76).
В качестве материалов для ФТЭЛ широко применяются фториды щелочноземельных элементов, в частности BaF2 со структурой флюорита. Однако чистый фторид бария обладает относительно невысокой проводимостью при температуре 500 К σ(BaF2)=10-10 Ом-1*см-1 (Bollmann W., Crystal Research and Technology, 16 (1981) 1039 https://doi.org/10.1002/crat.19810160916). Повышение ионной проводимости при заданной температуре достигается введением трехзарядных катионов редкоземельных элементов, в частности La3+, из-за разупорядочения анионной подрешетки флюорита (Ivanov-Shits et al., Solid State Ionics, 31 (1989) 269). Легирование возможно в широком интервале концентраций, вплоть до 52% LaF3 (Sobolev В.P., Tkachenko N.L. Journal of the Less Common Metals, 85 (1982) 155 https://doi.org/10.1016/0022-5088(82)90067-4), твердый раствор на основе фторида бария записывают формулой Ва1-xLaxF2+x, где х - мольная доля фторида лантана.
Известны различные способы получения твердого раствора на основе фторида бария.
Известен способ выращивания монокристаллов Ba1-xLaxF2+x из расплава методом Бриджмена. Значительным недостатком этого метода является высокая энергоемкость процесса, низкая скорость роста кристаллов, сложность аппаратурного оформления, так как процесс необходимо вести во фторирующей атмосфере, которая достигается использованием агрессивных реагентов. Все эти недостатки препятствуют переходу к массовому производству (Ivanov-Shits et al., Solid State Ionics, 31 (1989) 269); патент РФ №2639882, приор. 22.11.2016, публ. 25.12.2017].
Известны различные способы синтеза порошков фторидов бария и лантана.
Известен способ твердофазного спекания фторидов бария и лантана. Недостатком этого метода являются значительные затраты времени для проведения процесса, например,- 360 часов при 925°С для системы BaF2-GdF3 (Sorokin N.I., Sobolev B.P., Crystallography Reports, 57 (2012) 555 https://doi.org/10.1134/S1063774512030200).
Известен механохимический синтез порошков фторида бария и лантана (Duvel A., Bednarchik J., et al., J. Phys. Chem. C. 118 (2014) 7117 https://doi.org/10.1021/jp410018t). Недостатком его является возможность протекания гидролиза, загрязнение конечного продукта материалом истирающих тел и емкости, в которой происходит помол. Помимо этого, получающиеся продукты реакции являются неравновесными, что при длительной эксплуатации приводит к распаду твердого раствора, выделению второй фазы и ухудшению характеристик электрического устройства.
Известен способ получения индивидуальных фторидов щелочноземельных элементов, в том числе, фторида бария [Патент РФ №2089504, приор. 03.07.1995]. В нем, как и в предлагаемом нами техническом решении, для синтеза фторидов используются нитраты щелочноземельных элементов и фторид натрия для снижения температуры плавления системы и уменьшения энергозатрат. Однако в отличие от известного способа нами предлагается использовать добавку нитрата натрия, который также понижает температуру плавления системы, ведет к протеканию реакции в жидкой фазе и к тому же позволяет избежать трудоемкой и малоэффективной стадии перетирания в ступке при температурах 130-140°С. Также во избежание включения нежелательных примесей на стадии промывок мы предлагаем использовать дважды дистиллированную воду.
В качестве прототипа выбран способ получения порошков Ba1-xLaxF2+x соосаждением (Cheng X., Wang S., Lin X., IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 678 (2019) 012148 https://doi.Org/10.1088/1757-899X/678/1/012148). Получение нестехиометрического фторида бария-лантана проводят методом соосаждения. Нитраты бария, гидрата лантана и фторид аммония отдельно растворяют в смеси воды и этанола в соотношении 1 к 1. Затем к раствору Ba(NO3)2 добавляют La(NO)3)3⋅H2O. После смешивания к смеси при перемешивании по каплям добавляют раствор NH4F. После отстаивания в течение 1 часа маточную жидкость удаляют пипеткой. Полученный осадок промывают и центрифугируют. Затем осадок на 12 часов помещают в печь, а после перетирают в агатовой ступке.
Метод является легко масштабируемым, простым в аппаратурном оформлении и высокопроизводительным. В результате синтеза получают нанокристаллические порошки. Однако эти порошки чаще всего гидратированы и склоны к образованию агломератов, что может негативно сказываться на свойствах материала. Также из рентгенограмм прототипа видно, что образцы получают многофазные, что крайне негативно сказывается на воспроизводимости результатов проводимости.
Техническая задача состояла в получении однофазных, не агломерированных порошков фторида бария-лантана с высокой ионной проводимостью при температуре, не превышающей 500°С. Данный способ получения является дешевой, экологичной и быстрой альтернативой вышеуказанным способам получения порошков.
Технический результат достигается за счет использования для синтеза порошка фторида бария-лантана кристаллизацию из солевого флюса, а именно из раствора в расплаве нитрата натрия. Средой для проведения реакции является расплав нитрата натрия, который не может являться источником загрязнения фторида бария-лантана примесью адсорбированной воды и ионов гидроксила.
Сущность разработанной методики синтеза порошков фторида бария-лантана заключается в получении нестехиометрического фторида бария-лантана номинального состава Ba1-xLaxF2+x (где х=0.3-0.5) методом синтеза из нитратов бария и лантана из раствора в расплаве нитрата натрия NaNO3, фторирующим агентом является фторид натрия NaF.
В качестве исходных веществ берут нитрат бария, нитрат лантана, фторид натрия и нитрат натрия. Синтез порошка фторида бария - лантана протекает по следующей химической реакции:
Навески порошков нитрата бария в диапазоне от 7.5 вес.% до 11.0 вес.% и шестиводного гидрата нитрата лантана в диапазоне от 7.5 вес.% до 13.0 вес.% помещают в агатовую ступку и перетирают при комнатной температуре до достижения однородности смеси. Затем добавляют навески нитрата натрия в диапазоне от 49 вес.% до 52 вес.% и фторида натрия в диапазоне от 29 вес.% до 31 вес.%. Тигель с полученной смесью из всех компонентов помещают в муфельную печь и нагревают до температуры от 400°С до 500°С со скоростью нагрева 10°С в минуту и временем выдержки в печи от 1 до 6 часов при заданной температуре. Тигель оставляют в печи для остывания до комнатной температуры. Спек извлекают из тигля и промывают бидистиллированной водой при перемешивании магнитной мешалкой в полипропиленовом реакторе. После каждой промывки маточный раствор декантируют, при этом осуществляют контроль наличия нитрат-ионов до получения заданного продукта.
Нитрат натрия является добавкой, понижающей температуру плавления системы. Выбор нитрата натрия обусловлен его достаточно высокой термической устойчивостью (Круглов, А.И. Кочергин, В.П., Известия Вузов. Химия и хим. Технология 14 (1971) 1429). Температура разложения чистого нитрата натрия составляет 557°С, а в системе NaF-NaNO3 при 7% мол. NaF 502°С. Соответственно, оптимальный температурный интервал синтеза составляет 400-500°С.
Нитрат натрия, использованный в качестве флюса, является достаточно безопасным для экологии и персонала, работающего по данной методике. Поскольку при температурах синтеза не происходит разложения флюса и соответственно не происходит выделения нитрозных газов, значения ПДК по которым достаточно низки и оправданно строги.
Изобретение проиллюстрировано следующими чертежами.
Фиг. 1. Технологическая схема синтеза порошка методом из раствора в расплаве.
Фиг. 2. Микрофотография СЭМ фторида бария-лантана с номинальным составом Ba0.67La0.33F2.33, полученного при 450°С при 6 часах выдержки в муфельной печи, снятая на электронном микроскопе Carl Zeiss NVision40 при ускоряющем напряжении 1 кВ, с использованием детектора вторичных электронов SE2.
Реализация заявляемого способа получения ФТЭЛ иллюстрируется следующими примерами.
Пример № 1
Получение порошка микронных размеров с номинальным составом Ba0.67La0.33F2.33 осуществлено по следующей методике. Навески исходных реагентов: нитрата бария (ОС.Ч. 10-2, «Реахим»), шестиводного нитрата лантана (99.99% по металлическим примесям, ООО «Ланхит») берут в стехиометрических соотношениях, берут навеску фторида натрия (Х.Ч., «ХИММЕД») и нитрат натрия (Х.Ч., «ХИММЕД»). Навески для получения 2 грамм нестехиометрического фторида бария-лантана приведены в таблице 1.
Навески порошков нитратов бария и нитрата гидрата лантана помещают в агатовую ступку и перетирают в течение 15 минут при комнатной температуре до достижения однородности смеси. Затем берут навеску нитрата натрия и фторида натрия, которые переносят в фарфоровый глазурованный тигель, объемом 150 мл и устанавливают в муфельную печь, включают нагрев до 450°С со скоростью нагрева 10°С в минуту и временем выдержки в печи 1 час при заданной температуре.
После окончания синтеза тигель оставляют в печи для остывания до комнатной температуры. Спек извлекают из тигля и три раза промывают дважды дистиллированной водой объемом 1 л при перемешивании магнитной мешалкой с якорем (d=50 мм) в течение 30 минут в полипропиленовом реакторе объемом 1,2 л. После каждой промывки маточный раствор декантируют, а часть осадка отбирают для проверки на присутствие нитрат-ионов с помощью качественной реакции раствора 1 г дифениламина в 100 мл серной кислоты. Если отобранный осадок после добавления дифениламина не дает синюю окраску, то маточный раствор декантируют в последний раз, а осадок сушат при температуре 40°С под ИК-лампой в течение 6 часов. Выход продукта равен 70%.
По данным рентгенофазового анализа (РФА) полученный образец однофазный, структурный тип флюорита, параметр кубической элементарной ячейки а=6,078 Å.
Таблетка для измерения проводимости была получена методом холодного прессования. Порошок прессуют в таблетку толщиной 1.4 мм и диаметром 3 мм. Давление прессования - 500 МПа, время под нагрузкой - 10 мин. Полное сопротивление керамического образца находят из годографов импеданса электрохимической ячейки Ag | образец | Ag (по пересечению годографа импеданса с осью действительных сопротивлений). Статическая (на постоянном токе) электропроводность керамических образцов рассчитывают с учетом их геометрии. Проводимость составляет σ500K=1.4×10-4 См/см.
Предложенная технологическая схема изображена на Фиг. 1.
Пример № 2
Получение порошка по примеру №1, отличающееся временем выдержки в печи, которое составило 2 часа. Выход продукта равен 72%. По данным РФА полученный образец однофазный, параметр элементарной ячейки флюорита а=6.079 Å. Проводимость составляет σ500K=9.8×10-5 См/см.
Пример № 3
Получение порошка по примеру №1, отличающееся временем выдержки в печи, которое составило 6 часов. Выход продукта равен 72%. По данным РФА полученный образец однофазный, параметр элементарной ячейки флюорита а=6.080 Å. Проводимость составляет σ500K=5.1×10-5 См/см. Микрофотография полученного порошка представлена на Фиг. 2.
Пример № 4
Получение порошка по примеру № 2, отличающееся номинальным составом - Ba0.7La0.3F2.3. Навески для получения 2 грамм нестехиометрического фторида бария-лантана приведены в таблице 2.
По данным РФА полученный образец однофазный, параметр элементарной ячейки флюорита а=6.079 Å. Электропроводность составляет σ500K=7.4×10-5 См/см.
Пример № 5
Получение порошка по примеру №3, отличающееся номинальным составом - Ba0.5La0.5F2.5. Навески для получения 2 грамм нестехиометрического фторида бария-лантана приведены в таблице 2.
По данным РФА полученный образец однофазный, параметр элементарной ячейки флюорита а=6.051 Å. Электропроводность составляет σ500K=5.0×10-5 См/см.
Пример № 6
Получение порошка по примеру №4, отличающееся температурой проведения синтеза - 400°С. По данным РФА полученный образец однофазный, параметр элементарной ячейки флюорита а=6.082 Å. Электропроводность составляет σ500K=1.1×10-4 См/см.
Пример № 7
Получение порошка по примеру №4, отличающееся температурой проведения синтеза - 500°С. По данным РФА полученный образец однофазный, параметр элементарной ячейки флюорита а=6.085 Å. Электропроводность составляет σ500K=5.3×10-5 См/см.
Приведенные примеры реализации способа демонстрируют, возможность получения целевого продукта фторида бария-лантана при варьировании условий синтеза в пределах соотношений компонентов в целом продукте Ba1-xLaxF2+x, х=0.3-0.5, время синтеза 1-6 час.
Представленный способ позволяет получать порошки фторида бария-лантана однофазными, с высокими показателями ионной проводимости a500K=5.0×10-5-1.4×10-4 См/см.
Claims (3)
- Способ синтеза фторида бария-лантана методом из раствора в расплаве, заключающийся в смешивании навесок порошков нитрата бария, шестиводного нитрата лантана, навески фторида натрия и нитрата натрия при следующем соотношении компонентов, вес.%:
-
Ba(NO3)2 от 7,5 до 11,5, La(NO3)3·6H2O от 7,5 до 13,0, NaF от 29,0 до 31,0, NaNO3 от 49,0 до 52,0, - при этом изначально навески порошков нитратов бария и нитрата гидрата лантана помещают в агатовую ступку и перетирают при комнатной температуре до достижения однородности смеси, добавляют навески нитрата натрия и фторида натрия, тигель с полученной смесью из всех компонентов помещают в муфельную печь и нагревают до температуры от 400°С до 500°С со скоростью нагрева 10°С в мин и временем выдержки в печи от 1 до 6 ч при заданной температуре, оставляют в печи для остывания до комнатной температуры, спек извлекают из тигля и промывают бидистиллированной водой при перемешивании магнитной мешалкой в полипропиленовом реакторе, после каждой промывки маточный раствор декантируют, при этом осуществляют контроль наличия нитрат-ионов до получения заданного продукта Ba(1-X)LaxF2+x, где х=0,3-0,5.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2808895C1 true RU2808895C1 (ru) | 2023-12-05 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5134042A (en) * | 1986-11-26 | 1992-07-28 | Sri International | Solid compositions for fuel cells, sensors and catalysts |
| RU2411185C1 (ru) * | 2009-05-29 | 2011-02-10 | Учреждение Российской академии наук Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН | Способ синтеза однофазного нанопорошка фторида бария, легированного фторидом редкоземельного металла |
| CN112374525A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-02-19 | 西南大学 | 一种固态电解质材料、固态电解质层及其制备方法 |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5134042A (en) * | 1986-11-26 | 1992-07-28 | Sri International | Solid compositions for fuel cells, sensors and catalysts |
| RU2411185C1 (ru) * | 2009-05-29 | 2011-02-10 | Учреждение Российской академии наук Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН | Способ синтеза однофазного нанопорошка фторида бария, легированного фторидом редкоземельного металла |
| CN112374525A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-02-19 | 西南大学 | 一种固态电解质材料、固态电解质层及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CHENG X. et al., Preparation and Electrochemical Properties of Ba1-xLaxF2+x Fluoride Electrolyte, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, v. 678, 012148. * |
| АЛЕКСАНДРОВ А. А. и др., Синтез и фазообразование фторидов в низкотемпературной области в системе BaF2-LaF3, XI Конференция молодых ученых по общей и неорганической химии: Тезисы докладов конференции, Москва, 06-09 апреля 2021 года, т. 1, с. 107. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2687730C1 (ru) | Ионопроводящий оксид со структурой граната и способ получения спеченного тела оксидного электролита | |
| Chen et al. | Improved room temperature ionic conductivity of Ta and Ca doped Li7La3Zr2O12 via a modified solution method | |
| Gavrilović et al. | Synthesis of multifunctional inorganic materials: from micrometer to nanometer dimensions | |
| CN106232526A (zh) | 石榴石型化合物的制造方法和石榴石型化合物，以及含有该石榴石型化合物的全固态锂二次电池 | |
| CN111908922A (zh) | 一种低温合成稀土铪酸盐高熵陶瓷粉体及制备方法 | |
| CN101746834B (zh) | 钙钛矿型复合氧化物La1-xCaxFeO3超细粉末的制备方法 | |
| EP0030170B1 (fr) | Procédé de fabrication de grenat polycristallin | |
| CN110627122A (zh) | 固相法制备vo2相变材料的方法 | |
| CN102070196A (zh) | 一种低温制备二氧化锰纳米棒的方法 | |
| Marrero-Lopez et al. | Phase stability and ionic conductivity in substituted La2W2O9 | |
| CN100567209C (zh) | 铈掺杂钨酸锆负热膨胀导电陶瓷粉体及其制备方法 | |
| RU2808895C1 (ru) | Способ синтеза фторида бария-лантана | |
| JPH11130595A (ja) | 酸化物イオン導電性単結晶及びその製造方法 | |
| Fjellvåg et al. | Advances in the LiCl salt flux method and the preparation of phase pure La 2− x Nd x LiHO 3 (0≤ x≤ 2) oxyhydrides | |
| CN111422892A (zh) | 一种立方状γ-AlOOH前驱体、Na-β″-Al2O3固体电解质粉体及其制备方法 | |
| Yordanova et al. | Nanosized pure and Cr doped Al2− xScx (WO4) 3 solid solutions | |
| CN115787060A (zh) | 稀土钙钛矿镍氧化合物高气压助熔剂法晶体生长及应用 | |
| CN112299835A (zh) | 一种a位部分掺杂碱金属离子钙钛矿透氧膜材料的制备方法 | |
| US4792377A (en) | Flux growth of sodium beta" alumina | |
| JP2004035299A (ja) | ナトリウムコバルト酸化物の単結晶及びその製造方法 | |
| US20100207075A1 (en) | Method for producing metal complex oxide powder | |
| CN114906825B (zh) | 湿法制备碲化镉粉末的方法 | |
| JP2022501294A (ja) | ブラウンミラライト系多結晶溶融生成物 | |
| Fahmi et al. | Synthesis and characterization of NMC111 cathode by co-precipitation method | |
| JP5696989B2 (ja) | 硝酸塩形成可能金属及びＧｅの酸化物の製造方法 |