Способ получения слоистых соединений графита с хлоридами металлов

Способ получения слоистых соединений графита с хлоридами металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

„„Я0„„1117980

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ш 4 С 01 В 31/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3581550/23-26 (22) 11.04.83 (46) 07.11.88. Бюл, У 41 (71) Институт физико-органической химии,и углехимии AH УССР

- (72) С.Н.. Баранов, P.Î. Кочканян, Я.В. Демко и А.Н. Заритовский (53) 661.666.2(088,8)(56) Патент .Великобритании У 1330593, кл. С 1 А, 1973. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ PJIOHCT&IX

СОЕДИНЕНИЙ ГРАФИТА С ХЛОРИДАМИ МЕТАЛЛОВ, включающий смешение и термообработку порошков графита и хлорида металла, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, . термообработку ведут под воздействием электромагнитного излучения частотой 2400-2500 мГц в течение 320 мин.

2. Способ по п ° 1, о т л и ч а юшийся тем, что,используют хлориды сурьмы, железа молибдена, вольфрама.

lll7980

Изобретение относится к области синтеза слоистых соединений графита с галогенидами металлов, которые могут быть использованы в химической промьппленности в качестве катализаторов хлорирования и оксихлорирования, алкилирования, синтеза аммиака, получения уксусной кислоты, углеводородов, газофазного разложения муравь- 10 иной кислоты, спиртов, гидрирования бензола.

Известен способ получения слоистого соединения графита с хлоридами металлов, заключающийся в нагревании прес-15 сованной смеси порошкообразного графита и хлорида . металла в токе хлора при 300 С в течение 24 ч при избыточном давлении хлора.

Недостатком данного способа явля- 20 ется большая длительность процесса и использование хлора под давлением, необходимого для активации внедрения.

Наиболее близким техническим решением является способ получения сло- 25 истых соединений графита с хлоридами металлов, включающий смешение и термообработку порошков графита и хлорида металла при 50-300 С в течение 16 ч в атмосфере хлора. 30

Однако данный способ сравнительно сложен из-за использования токсичного хлора и достаточно большой длительности процесса.

Целью настоящего изобретения яв- 35 ляется упрощение процесса получения слоистых соединений графита с хлоридами металлов.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе термообра- 40 ботку смеси графита и хлорида металла ведут под воздействием электромагнитного излучения частотой 24002500 мГц в течение 3-20 мин, Электромагнитная обработка, кроме 45 термического воздействия, ускоряет процесс диффузии соли металла в графит за счет электромагнитной поляризации компонентов, что позволяет значительно сократить время процесса и получить слоистые соединения с высоким содержанием соли. Применение

I частоты электромагнитного излучения менее 2400 и более 2500 мГц приводит к меньшей степени внедрения хлорида в 55 графит.

Экспериментально установлено, что для каждой используемой в синтезе: соли характерно свое время обработки, приводящее к максимальному насыщению графита галогенидом металла. Однако обработка в течение менее 3 мин приводит к. резкому снижению содержания соли в соединении и в течение более

20 мин нецелесообразна по экономическим соображениям, Пример l. Смешивают стехиоМетрические количества спектрального графита марки С-3 (фракции 0,10,2 мм) и хлорида сурьмы (5+) марки "Ч", в течение 2 мин, помещают в колбу, закрывают, подвергают электромагнитной обработке частотой 2450 мГц в течение 15 мин при 120-130 С. Охлаждают, сушат при 15 мм рт. ст. и

60 С в течение 15 мин. Степень внедо рения и эмпирическая формула, определенные по данным элементного анализа и весовым методом, составляют соответственно 27,387 С SbClg. Период идентичности, рассчитанный по дифрактограмме образца, снятой на приборе "Дрон-2" с использованием С и К -излучения (никелевый фильтр) равен 20,405 K.

Пример 2. По способу, описанному в примере 1, используя порошкообразный хлорид молибдена (5+) марки "Ч", при температуре 170-190 С, синтезируют соединение графита с

МоС1>, для которого формула

С ИоС1 -, степень внедрения 367, период идентичности (Ic) 19,39 А, что соответствует IV ступени внедрения. Полученные соединения представляют собой порошкообразные вещества черного цвета, устойчивые при хранении на воздухе и к действию органическищ растворителей (ацетон, диэтиловый эфир), но разлагающиеся под действием концентрированных минеральных кислот.

Пример 3. Смешивают 2 r природного графита марки ГЛ-2 (фракция 0,1-0,2 мм) и 6 r порошкообразного хлорида молибдена (5+) марки

"Ч" в течение 1,5 мин, помещают в колбу, закрывают, подвергают воздействию электромагнитного излучения частотой 2400 мгц в течение 15 мин при 190-200 С. Содержимое колбы переносят на фильтр, промывают 15Х раствором хлороводорода для отмывки непрореагировавшей соли, затем дистиллированной водой до нейтральной реакции. Остаток сушат при 70 С до постоянного веса. Вес образца после

1117980 сушки 2,7042 r. Степень внедрения, рассчитанная по изменению веса о6.разца после реакции и данным элементного анализа, составляет 26,04Х.

Указанному соединению отвечает формула С,q МоС1 . Период идентичности (I ), рассчитанный по дифрактограмме образца, снятого на приборе

"Дрок-2" с использованием СиК -из- 10

С лучения (никелевый фильтр), равен

20,709 А.

Пример 4. Смешивают 3 r порошкообразного безводного хлорида железа (Э+) марки 1Ч и 1 r графи- 15 та С-Э (фракция 0,3-0,4 мм) в течение 1 мин, помещают в колбу объемом

40 см, подвергают обработке электро3 магнитным излучением частотой 2450 мГц в течение 5 мин. Температура реакци- 20 о онной смеси 120-160 С. Охлаждают, отмывают избыток хлорида железа 15Х раствором хлороводорода, затем водой до нейтральной реакции. Сушат до постоянного веса. Вес вещества 25

2,13 .r. Процент внедрения 53Х, что соответствует формуле С < FeC13 и

I ступени внедрения, черное порошкообразное вещество, стабильное при хранении на воздухе и к действию 30 органических растворителей.

Пример 5. Смесь 1 r графита марки С-3 (фракция 0,1-0,2), 1,5 г безводного порошкообразного хлорида железа (3+) марки "Ч", 1,5 г хлорида молибдена (5+) марки "Ч" помещают в колбу емкостью 20 см, колбу закрывают пробкой, переносят в рабочую камеру печи Электроника, под- 40 вергают воздействию электромагнитного излучения частотой 2450 мГц в течение 15 мин при 180-200 С. Содержио мое колбы переносят на фильтр, промывают 15Х раствором хлороводорода, а 45 затем дистиллированной водой до нейтральной реакции. Общий вес смеси

2,154 г. Для определения степени внедрения солей фильтрат, полученный при промывке, анализируют на содержание железа (III). Осаждают Fe3 в виде

Fe (ОН ) 1 OX-ным раствором щелочи, фильтруют, осадок прокаливают при 800850 С до постоянного веса, по весу поо лученного осадка рассчитывают количество содержащегося в нем железа и затем количество FeC13, находящегося в исходном фильтрате. Зная первона«. чальную навеску хлорнда железа, по разнице веса определяют количество

FeCl> внедрившегося в графит, à saтем количество внедрившегося МоС1 .

В полученном соединении внедрения содержится 31,17Х FeC1+ и 22,4X MoClg

Формула соединения С (FeClq+MoClg).

Вещество стабильно на воздухе, разлагается после многократной, обработки водой, минеральными кислотами.

Пример б. Смесь 1 г графита марки С-Э (фракция 0,1-0,2 мм), 1,5 г порошкообразного хлорнда железа (3+) и 1,5 г хлорица вольфрама (6+),.помещенную в закрытую колбу емкостью

20 см, подвергают облучению с часэ тотой 2450.мГц в течение 15 мин при

250-270 С. Последующее выделение слоистого соединения графита с хлоридом железа и хлоридом вольфрама и расчет процентного содержания внедрившихся в графит солей аналогичньК приведенному в примере 5. Общий вес смеси 1,591 г.

Степень внедрения хлорида железа

l4,58Х, хлорида вольфрама — 19,59Х

Формула соединения Сэ@у(FeCl +WCl ) ..

Полученное соединение представляет собой порошок черного цвета, устойчивый на воздухе, нерастворимый в органических растворителях (бенэол, ацетон, дизтиловый эфир).

Пример ы 7-18. Процесс ведут в соответствии с примером 3, изменяя используемые реагенты и режимы переработки, указанные в таблице. Соотношение масс соли и графита 3:1. Из таблицы и ранее приведенных примеров видно, что применение изобретения позво-. ляет упростить процесс за счет сокращения его длительности и исключения из процесса хлора. При этом наилучшие результаты получаются при применении заявленных режимов (примеры

1-16). При отклонении от них (примеры ,17-18) степень внедрения хлорида резко снижается.

1117980

Ступень внедрения

Частота,мГц

Пример

Марка графита фракция (мм) Ж внед рения

Соль

Формула пп

ГЛ-2, О, 1-О, 2 МоС1 15

1 7

2450

65,57 С,9" МоС1>

56,41 С Ь. МоС1

2 8 то же то же то же то же

54,9 С g т МоС1

3 9

С-3, .О, 05-0, I

4 10

16 то же

5 11 то же

6 12

7 13

1О

2400

8 14

31,06 С FeC13

37,5 С << < FeC1>

9 15

2500

2450

I0 . 16

С-З, 0,05-011 111С1Ь

33105 С Ьбз 111С1Ь

11 17 то же 0,3-0,4 FeC1> 10

2150

23,0 то же FeC1 1О з

9;;9

l2 18

2720

Редак тор P . С иль н я r ина

Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Заказ 5572

Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Время обработки, мин

62,97 С МоС1Б

50,64 С .q ЯоС1

41,2 С <> > ГеС1з

47,2 С, FeC1 з