Способ получения купратов бария и редкоземельных элементов

Способ получения купратов бария и редкоземельных элементов

Реферат

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к разработке синтеза сверхпроводников на основе купратов редкоземельного элемента и бария (LnBa₂Cu₃O_7-б, где Ln - редкоземельные элементы).

Известен способ получения купратов редкоземельных элементов и бария из BaCO₃, Y₂O₃ и CuO быстрым нагреванием до 950°С, выдержкой при 950°С в течении 2-6 час, охлаждением, измельчением реакционной смеси и повторением этих операций трижды (Poeppel R.B. etal. Fabrication of YBa₂Cu₃O₇ superconducting, ACS Symp, 1987, №351, p.261-266).

Известен также способ получения купратов редкоземельных элементов и бария путем разложения соединения Ва₂[LnCu₃(С₅Н₅Н)₁₂(NO₃)₃]·nH₂O при 950°С LaBa₂Cu₃O_7-б (Фотиев А.А., Слободин Б.В., Фотиев В.А. Химия и технология высокотемпературных сверхпроводников. Екатеринбург: УрО РАН. 1994. с.372-373). Недостатки предложенного способа - не распространяются на весь ряд РЗЭ, в том числе на Sm, Eu, Cd, Tb, Dy, Ho, Er.

Предложенные способы являются сравнительно сложными и имеют высокую температуру синтеза.

Наиболее близким к предложенному является способ получения купратов РЗЭ (Ln-Tb, Dy, Но, Er, Sm, Eu, Cd) и бария из гетерополиядерных комплексов, получаемых из растворов нитратов РЗЭ, меди (II), бария и пиридина путем предварительного обжига полиядерного комплекса состава Ln(NO₃)₂·2Ba(NO₃)₂·3Cu(NO₃)₂·(C₅H₅N·HNO₃)·nH₂O при 250-300°С в течение 5-10 мин охлаждением, измельчением и основным обжигом при температуре 900-930°C (Ln - Tb, Dy, Но, Er) или 850-880°C (Ln-Sm, Eu, Gd) (патент РФ №2388695. МПК⁷ G01F 17/00. Способ получения купратов редкоземельных элементов и бария. Опубл. 10.05.2010). Однако приведенный способ не охватывает весь ряд редкоземельных элементов и синтез протекает при более высокой температуре.

Новизна заявляемого способа состоит в том, что используют в качестве гетероядерных комплексов комплексы, получаемые из растворов нитратов РЗЭ, меди (II), бария и хинолина в соотношении Ln(NO₃)₂:2Ba(NO₃)₂:3Cu(NO₃)₂9C₆H₇N·HNO₃·nH₂O, n=12…15.

Путем разложения этих соединений получаются высокопероксидные порошки орторомбической фазы без дополнительного насыщения кислородом. Порошки сверхпроводящей фазы хорошо прессуются холодным прессованием без добавления каких-либо связующих.

Техническим результатом является получение орторомбической фазы всего ряда редкоземельных элементов и бария путем снижения энергозатрат вследствие использования гетероядерного комплекса с хинолином при сохранении качества высокодисперсного порошка

Предложенный способ реализуется следующим образом. Пример 1. Исходный гетерополиядерный комплекс иттриевой подгруппы (Y(NO₃)₃·2Ba(NO₃)₂·3Cu(NO₃)₂·9C₉H₇N·HNO₃·nH₂O) нагревают в течении 10-15 минут от комнатной температуры до 250-300°С в печи шахтного типа, вынимают из печи, измельчают и снова помещают в печь шахтного типа (или муфельную печь) и проводят прокаливание при 850°С в течение 10 мин.

Пример 2. В условиях примера 1 проводят синтез сверхпроводящей фазы из исходного гетерополиядерного комплекса цериевой подгруппы (Nd(NO₃)₃·2Ba(NO₃)₂·3Cu(NO₃)₂·9C₉H₇N·HNO₃·nH₂O) при 750°С в течение 10 мин.

В примерах 1, 2 достигается практически полная степень превращения в сверхпроводящие фазы при сохранении высокой степени дисперсности.

Заявляемый способ имеет существенные преимущества по сравнению с известными:

1) на 50-80°С ниже температуры синтеза для иттриевой подгруппы и на 100-130°С ниже температура для цериевой подгруппы, что значительно снижает энергозатраты на синтез;

2) расширяет круг купратов РЗЭ и бария для всего ряда РЗЭ.

Способ получения купратов РЗЭ и бария, включающий прокаливание гетерополиядерного комплекса из нитратов РЗЭ, меди (II), бария и хинолина после предварительного прокаливания, отличающийся тем, что основное прокаливание ведут при температуре 850°С для иттриевой подгруппы и при 750°С для цериевой подгруппы.