SU1724570A1 - Способ получени пористого фосфата железа - Google Patents
Способ получени пористого фосфата железа Download PDFInfo
- Publication number
- SU1724570A1 SU1724570A1 SU904834412A SU4834412A SU1724570A1 SU 1724570 A1 SU1724570 A1 SU 1724570A1 SU 904834412 A SU904834412 A SU 904834412A SU 4834412 A SU4834412 A SU 4834412A SU 1724570 A1 SU1724570 A1 SU 1724570A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- increase
- precipitate
- product
- iron
- pore radius
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относитс к технологии получени пористого ортофосфата железа, используемого в качестве сорбента, катализатора и носител каталитически активных веществ. Целью изобретени вл етс повышение удельной поверхности, сорбцион- ного объема и радиуса пор фосфата железа. Пористый фосфат железа получают взаимодействием раствора нитрата железа с раствором фосфорной кислоты в присутствии мочевины при мольных соотношени х Ре20з/Р20б 1:(0,15-0,65) и Ре20з/СО(МН2)2 1:(3-4) при повышенной температуре, выдерживанием образовавшегос гел в маточном растворе в течение 1-5 ч при 90-100°С, с последующей фильтрацией, промывкой, сушкой и термообработкой осадка. Целесообразно с целью повышени радиуса пор в процессе взаимодействи вводить поверхностно-активные вещества, в качестве которых используют либо олигомер уксусной соли метилендицианамида в количестве 0,05-0,20% от массы растворов нитрата железа и фосфорной кислоты, либо производное бензола ОП-7 в количестве 10-5,0% от массы суммы растворов, либо поливиниловый спирт или желатину в количестве 0,01- 0,10% от массы суммы растворов, и промывку осадка продукта проводить после его сушки. Также с целью повышени радиуса пор продукта целесообразно перед промывкой осадок подвергать гидротермальной обработке в маточном растворе при 100-200°С в течение 10-25 ч. Указанные отличи позвол ют увеличить удельную поверхность продукта до 360-420 м2/г, сорб- ционный объем - до 0,31-0,42 см3/г и эффективный радиус пор - до 1,4-2,3 нм. Дополнительна обработка позвол ет увеличить радиус пор до 3,1-6,8 и 2,7-5,1 нм. 2 з.п.ф-лы, 1 табл. XI К сл XI о
Description
Изобретение относитс к технологии получени аморфного ортофосфата железа, используемого в качестве сорбентов, ката: лизаторов и носителей каталитически активных веществ.
Известен способ получени аморфного оксида железа, содержащего фосфат железа , путем осаждени мочевиной из смеси растворов нитрата железа и фосфорной кислоты при мол рном соотношении Ре20з:Р20б, равно 1:(0,10-0,15), и повышенной температуре с последующей фильтрацией , промывкой, сушкой и прокалкой осадка. Данный способ позвол ет получать продукты с удельной поверхностью 280-320 м /г, обладающие повышенной термостабильностью и отсутствием кристаллической фазы при прокалке до 780-840°С.
Недостатком способа вл етс очень низкое содержание фосфата железа в осадке , не превышающее 8% от массы оксида железа.
Наиболее близким к изобретению в- л етс способ получени фосфата железа путем осаждени мочевиной из смеси раствором нитрата железа и фосфорной кислоты при мол рном соотношении РаОз:Р205 равном 1:{0,65-0,75), и повышенной темпе- ратуре с последующей фильтрацией, промывкой , сушкой и прокалкой осадка. Этот способ обеспечивает получени фосфатов железа с высокой удельной поверхностью 270-365 м2/г, котора сохран етс после прокалки образцов при 350-400°С.
Недостатком известного способа получени фосфата железа вл ютс относительно невысокие характеристики продукта , т.е. удельна поверхность, сорбционный объем и радиус пор.
Целью изобретени вл етс повышение удельной поверхности, сорбционного объема и радиуса пор фосфата железа.
Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу получение пористого фосфата железа из раствора нитрата железа и фосфорной кислоты в присутствии мочевины при повышенной температуре, фильтрацию , промывку, сушку и термообработку осадка, осаждение ведут при мол рных соотношени х Р20з:Р205, равном 1:(0,15- 0,65), и Р20з:СО(1МН2Ь равном 1:(3,0-4,0), с последующим созреванием гел в маточном растворе при 90-100°С в течение 1-5 ч, а также путем введени в исходный раствор до осаждени фосфата железа поверхностно-активных веществ в количестве 0,01- 5,00 мас.% и промывки осадка после его сушки, либо путем проведени перед про- мывкой гидротермальной обработки гел в маточном растворе при 100-200°С в течение 10-25ч.
Использование мочевины в качестве осадител позвол ет осуществить процесс осаждени фосфата железа медленно по стади м раствор - золь - гель за счет постепенного ее разложени при нагревании и получать продукты в виде гелей, что и обусловливает высокие сорбционные свойства конечных ксерогелей фосфатов железа. Уравнение протекающей при этом реакции имеет вид:
2Ре(МОз)з + НзР04 + ЗСО(МН2)2 +
+ (6+п)Н20 Рв2(ОН)з(Р04) ПН20 +
+ 3C02V + 6NH4N03.
Минимальный расход мочевины по уравнению реакции составл ет 3 моль CO(NH2)a на 1 моль Рв20з, что и составл ет нижний предел соотношени Р20з:СО(МН2)2. Увеличе-
ние количества мочевины более 4 моль (МН2)2СО на 1 моль Рв20з отрицательно сказываетс на сорбционных свойствах продуктов и требует увеличени длительности созревани гел , так как образование устойчивого гел происходит после полного разложени избытка мочевины.
Особенностью данного способа вл етс проведение созревани гел фосфата железа в маточном растворе. Это обеспечивает стабилизацию и укрепление структуры гелей, что и обусловливает высокие сорбционные характеристики конечных продуктов. Более эффективно процесс стабилизации структуры гелей фосфатов железа протекает в маточном растворе и при нагревании до 90-100°С. Снижение температуры созревани железофосфатных гелей до 80°С ведет к тому, что процесс стабилизации их структуры протекает медленно и неполностью и сорбционные свойства продукта снижаютс . Верхний температурный предел ограничен температурой кипени раствора 100°С, а при более высоких температурах раствор очень быстро испар етс , гель высыхает и эффект стабилизации структуры не достигаетс . Минимальна длительность старени гелей фосфатов железа дл получени высокопористых продуктов составл ет 1 ч, а увеличение длительности свыше 5 ч нецелесообразно, так как сорбционные свойства продукта снижаютс .
Преимуществом предлагаемого способа вл етс возможность в широких пределах варьировать состав пористых продуктов, т.е. соотношение Р20з:Р20б от 1:0,15 до 1:0,65 при сохранении высоких сорбционных характеристик, что расшир ет выбор составов при приготовлении наиболее селективных катализаторов и сорбентов. Необходимость указанного количества фосфорной кислоты обусловлена тем, что процесс образовани фосфатов железа в виде гелей при разложении мочевины протекает только в интервале соотношений ре20з:Р20б, равном 1:(0,10-0,75), за пределами которого гелеобразование не наблюдаетс , а происходит выпадение порошкообразного осадка, обладающего невысокими сорбционными характеристиками . При этом наиболее высокой удельной поверхностью и сорбционной емкостью обладают продукты состава Р20з:Р20б 1:(0,15-0,65). Гели фосфатов железа с мол рными соотношени ми Ре20з:Р20б, равными 1:0,1 и 1:(0,70-0,75), даже после созревани не обладает достаточной стабильностью , вследствие чего конечные ксе- рогели такого состава про вл ли более низкие сорбционные свойства.
Дл регулировани размера пор и сорб- ционного объема используют при синтезе методы введений поверхностно-активных веществ (ПАВ) гидротермальную обработку осадков.
Введение ПАВ в железофосфатный раствор приводит к тому, что при образовании гел молекулы ПАВ адсорбируютс на поверхности коллоидных частиц, способствуют уширению адсорбционного сло вокруг частиц и увеличению радиуса пор между частицами в конечном ксерогеле. Действие ПАВ практически сводитс к нулю, если полученный гель сразу после созревани промыть , так как адсорбированные молекулы ПАВ легко удал ют при промывке и не оказывают больше вли ни на структуру гел . Поэтому промывку следует проводить после сушки гел , содержащего ПАВ, дл образовани крупнопористой структуры.
В случае использовани катионоактив- ного ПАВ ДЦУ (олигомер уксусной соли ме- тилендициандиамидс) введение от 0,05 до 0,20 мас.% ПАВ позвол ет увеличить радиус пор в ксерогеле фосфата железа при сохранении высокого сорбционного объема пор. Дальнейшее увеличение концентрации ПАВ ведет к снижению сорбционных характеристик продуктов.
При введении неионогенного ПАВ ОП- 7, вл ющегос производным бензола:
R -V) О (С Н 2 С Н2 О), Н ,
R
эффект структурореагирующего действи на гель фосфата же; еза достигаетс лишь при концентрации ПАВ 1,0-5,0 мас.%, что обусловлено необходимостью более высокого содержани нейтральных молекул ПАВ дл создани эффективного адсорбционного сло вокруг частиц гел . При концентрации ОП-7, выход щей за пределы указанного интервала, образуютс фосфаты железа с более низкими сорбционными характеристиками .
Более эффективно использование полимерных ПАВ, в частности поливинилового спирта (ПВС) и желатины, так как достаточно присутстви 0,01-0,10 мас.% ПАВ, чтобы существенно увеличить размер пор в фосфатах железа, не снижа их общего объема. Введение большого количества полимерых ПАВ нецелесообраз о, так гак это не улучшает сорбционные свойства фосфатов железа .
Другой способ модифиц фовани пористой структуры фосфатов железа с целью увеличени размера и объема пор заключаетс в проведении гидротермальной обработки гел в маточном растворе при повышенной температуре. Гидротермальна обработка различных по составу гелей фосфата железа при 100-200°С в течение 1025 ч способствует увеличению радиуса и объема пор фосфатов железа. При проведении гидротермальной обработки при более низких температурах эффект модифицирующего действи не достигаетс , и улучшени
0 сорбционных свойств продуктов не наблюдаетс , в то врем как при температурах выше 200°С вследствие начала протекани процессов кристаллизации непористых фосфатов железа образуютс продукты с более
5 низкими сорбционными характеристиками. Аналогичные закономерности наблюдаютс при изменении длительности гидротермальной обработки фосфатом железа: обработка менее 10 ч не позвол ет достичь
0 улучшени свойств продуктов, а обработка более 25 ч способствует началу кристаллизации непористых фосфатов железа, ухудшающих свойства конечных образцов.
П р и м ер 1. К 50 мл 1М раствора
5 Ре(МОз)з (4,0 г ) добавл ют 7,5 мл 1М раствора НзРОч (0,53 г PaOs), что соответствует мол рному соотношению FeaOs PaOs равному 1:0,15. Полученный раствор нейтрализуют аммиаком до рН 1,0 при неинтен0 сивном перемешивании, нагревают до 90°М и добавл ют в него 4,5 г мочевины (3 моль СО(МН2)2 на 1 моль РеаОз). Образовавшийс через 10 ч гель подвергают созреванию на вод ной бане при 90°С в
5 течение 3 ч, затем фильтруют, отмывают водой от NOs, сушат и прокаливают при 350°С. Полученный фосфат железа имеет удельную поверхность 360 м /г, сорбцион- ный объем по бензолу 0,32 см /г и средний
0 радиус пор 1,8 нм.
Пример 2. К 50 мл 1М раствора Ре(МОз)з (4,0 г Рв20з) добавл ют примерно 25 мл 1М раствора НзР04 (1,78 г P20s), что соответствует мол рному соотношению
5 Рв20з:Р205, равному 1:0,5. После нейтрализации аммиаком до рН 1,0 и нагрева до 95°С добавл ют 6,0 г мочевины (4,0 моль CO(NH2)2 на 1 моль Ре20з, выдерживают в течение 8ч. Образовавшийс гель подверга0 ют созреванию при 95°С в течение 2 ч, промывают , сушат и прокаливают. Полученный фосфат железа имеет удельную поверхность 420 м2/г, сорбционный объем по бензолу 0,34 см3/г и средний радиус пор 1,6 нм.
5Остальные примеры 3-11 выполнены
аналогично, но отличаютс соотношени ми Ре20з:Р20б и Рв20з:СО(МН2)2 и услови ми созревани гел , и сведены в табл.1.
П р и м е р 12. То же, что в примере 2, только после добавлени раствора НзРО
1
ввод т 0,04 г ПАВ ДЦУ (0,10% от общей массы раствора), созревание гел провод т при 100°С в течение 2 ч, а промывку гел провод т после его сушки. Полученный фосфат железа имеет удельную поверхность 120 м2/г, сорбционный объем по бензолу 0,34 см3/г и средний радиус пор 5,7 нм.
Примеры 13-31. То же, что в примере 12, но отличаютс соотношени ми Ре20з:Ра05 и Ре20з:СО(МН2)2, природой и концентрацией введенного ПАВ и услови ми созревани гел (табл.1).
П р и м е р 32. То же, что в примере 1, только после созревани гел провод т его гидротермальную обработку в автоклаве с тефлоновым вкладышем при 100°С в течение 25 ч. Полученный продукт имеет удельную поверхность 250 м /г, сорбционный объем по бензолу 0,35 см /г и средний радиус пор 2,8 нм.
Примеры 33-45. То же, что в примере 1, но отличаютс соотношени ми РеаОз:Р205 и Ре20з:СО(ЫН2)2, услови ми созревани гел и его гидротермальной обработки (табл.1).
Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способа, представленный в табл.1, показывает, что осаждение фосфата железа в виде гел мочевиной из раствора нитрата железа и фосфорной кислоты при мол рном соотношении Ре20з:Р205, равном 1:(0,15-0,65), и Рв20з:СО(ЫН2)2, равном 1:(3,0-4,0), с последующим созреванием гел в маточном растворе при 90-100°С в течение 1-5 ч позвол ет получить пористые продукты, обладающие на 15-25% более развитой удельной поверхностью и в 1,5- 2,0 раза более высоким сорбционным объемом пор. При этом среднеэффектив- ный радиус пор в фосфатах железа в 1,1-1,6 раза выше по сравнению с известным способом и составл ет 1,4-2,3 нм. Проведение синтеза фосфатов железа в присутствии ПАВ (ДЦУ, ОП-7, ПВС, желатина) с последующей сушкой, а затем промывкой и термо- обработкой осадка, либо проведение
гидротермальной обработки гелей после их созревани дает возможность увеличить в 2-4 раза размеры пор фосфатов железа при сохранении высокого сорбционного объема , что позвол ет повысить эффективность их использовани в адсорбционных и каталитических процессах.
Claims (3)
1.Способ получени пористого фосфата железа, включающий обработку раствора нитрата железа фосфорной кислотой в присутствии мочевины при повышенной температуре с образованием осадка, фильтрацию , промывку, сушку и термообработку осадка продукта, отличающийс тем, что, с целью увеличени удельной поверхности , сорбционного объема и радиуса пор продукта, обработку ведут при мол рных соотношени х оксида железа (111) к оксиду фосфора (V), равном 1;(0,15-0,65), и оксида железа (III) к мочевине, равном 1:(3-4), с последующим выдерживанием образовавшегос гел в маточном растворе в течение 1-5чпри90-100°С.
2.Способ по п.1,отличающийс тем, что, с целью увеличени радиуса пор, в процессе обработки ввод т поверхностно- активные вещества, в качестве которых используют либо олигомер уксусной соли метилендициандиамид в количестве 0,05- 0,20% от массы растворов нитрата железа и фосфорной кислоты, либо производное бензола ОП-7 в количестве 1,0-5,0%.от массы суммы растворов, либо поливиниловый спирт или желатину в количестве 0,01- 0,10% от массы суммы растворов, и промывку осадка продукта провод т после его сушки.
3.Способ по п.1, о т л и ч а ющийс тем, что, с целью увеличени радиуса пор, перед промывкой осадок продукта подвергают гидротермальной обработке в маточном растворе при 100-200°С в течение 10-25ч.
Примечание. Структурно-адсорбционные свойства образцов, полученных при содержании ПАВ менее O.OU. соответствуют свойствам образцов, синтезированных без ПАВ (примеры l-M.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904834412A SU1724570A1 (ru) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | Способ получени пористого фосфата железа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904834412A SU1724570A1 (ru) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | Способ получени пористого фосфата железа |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1724570A1 true SU1724570A1 (ru) | 1992-04-07 |
Family
ID=21518259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904834412A SU1724570A1 (ru) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | Способ получени пористого фосфата железа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1724570A1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102695760A (zh) * | 2009-09-18 | 2012-09-26 | A123系统公司 | 磷酸铁及其制备方法 |
US8541136B2 (en) | 2008-01-17 | 2013-09-24 | A123 Systems Llc | Mixed metal olivine electrode materials for lithium ion batteries |
US9178215B2 (en) | 2009-08-25 | 2015-11-03 | A123 Systems Llc | Mixed metal olivine electrode materials for lithium ion batteries having improved specific capacity and energy density |
US9660267B2 (en) | 2009-09-18 | 2017-05-23 | A123 Systems, LLC | High power electrode materials |
CN109626349A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-04-16 | 中钢集团南京新材料研究院有限公司 | 一种不规则骨架状磷酸铁的制备方法 |
-
1990
- 1990-06-04 SU SU904834412A patent/SU1724570A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1155567, к. С 01 G 49/06, 1985. Авторское свидетельство СССР № 1155562,кл. С 01 В 25/37,1985. * |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8541136B2 (en) | 2008-01-17 | 2013-09-24 | A123 Systems Llc | Mixed metal olivine electrode materials for lithium ion batteries |
US9178215B2 (en) | 2009-08-25 | 2015-11-03 | A123 Systems Llc | Mixed metal olivine electrode materials for lithium ion batteries having improved specific capacity and energy density |
CN102695760A (zh) * | 2009-09-18 | 2012-09-26 | A123系统公司 | 磷酸铁及其制备方法 |
CN102695760B (zh) * | 2009-09-18 | 2014-12-24 | A123系统公司 | 磷酸铁及其制备方法 |
US9174846B2 (en) | 2009-09-18 | 2015-11-03 | A123 Systems Llc | Ferric phosphate and methods of preparation thereof |
US9660267B2 (en) | 2009-09-18 | 2017-05-23 | A123 Systems, LLC | High power electrode materials |
US9954228B2 (en) | 2009-09-18 | 2018-04-24 | A123 Systems, LLC | High power electrode materials |
US10522833B2 (en) | 2009-09-18 | 2019-12-31 | A123 Systems, LLC | High power electrode materials |
US11652207B2 (en) | 2009-09-18 | 2023-05-16 | A123 Systems Llc | High power electrode materials |
CN109626349A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-04-16 | 中钢集团南京新材料研究院有限公司 | 一种不规则骨架状磷酸铁的制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8640887B2 (en) | Zirconium phosphate particles having improved adsorption capacity and method of synthesizing the same | |
JP3587315B2 (ja) | メソポーラスシリカおよびその製造方法 | |
SU1724570A1 (ru) | Способ получени пористого фосфата железа | |
CN113578347B (zh) | 一种多孔磁性炭基固体酸催化剂及其制备方法和应用 | |
US3526603A (en) | Process for increasing pore volume of intermediate density silica gel | |
JPH0967115A (ja) | メソポーラスメタロシリケートおよびその製造方法 | |
CN115341050B (zh) | 一种乳果糖制备方法 | |
JPH0920513A (ja) | ミクロ−メソ多孔質ゲルの製造方法 | |
JP2008184368A (ja) | 結晶性リン酸アルミニウム多孔質構造体およびその製造方法 | |
JP3521225B2 (ja) | バッチ式加熱法における段階的前駆体添加によるチューブ状アルミニウムケイ酸塩の高濃度合成法 | |
US6719955B1 (en) | Salt-templated microporous solids | |
KR101812598B1 (ko) | 메조기공 및 미세기공을 동시에 갖는 fau 제올라이트의 제조방법 | |
JPH02243506A (ja) | 新規な結晶質アルミノホスフエート及び関連化合物 | |
CN113620312B (zh) | 一种高结晶度sapo-20沸石分子筛的制备方法 | |
JPS62160140A (ja) | 珪酸ランタン触媒複合体、その調製法、およびアルカノ−ルから軽質オレフイン転化へのその利用方法 | |
AU2013273759B2 (en) | Zirconium phosphate particles having improved adsorption capacity and method of synthesizing the same | |
RU2815309C1 (ru) | Способ синтеза оксида алюмния, стабилизированного оксидом лантана | |
CN104108724A (zh) | 低成本原料合成小晶粒p-zsm-5分子筛的方法 | |
KR100443562B1 (ko) | 중형다공성 분자체 물질의 제조 방법 및 그 분자체 물질 | |
JPS58202045A (ja) | γ−アルミナ触媒担体の製造方法 | |
JP3878991B2 (ja) | メソポーラスリン酸ニオブ、界面活性剤−リン酸ニオブ複合体およびそれらの製造方法 | |
SU1487974A1 (ru) | Способ получения смешанных оксидных адсорбентов | |
SU1549582A1 (ru) | Способ получени оксидалюмофосфатного пористого материала | |
JPH03267145A (ja) | アロフェン系粘土鉱物を用いた吸着剤の製造法 | |
SU1263621A1 (ru) | Способ получени фосфата алюмини |