close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2336230

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 336 230
(13)
C2
(51) МПК
C01G 31/02 (2006.01)
C01G 37/02 (2006.01)
B82B 1/00 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2006115987/15, 10.05.2006
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
10.05.2006
(43) Дата публикации за вки: 27.11.2007
(45) Опубликовано: 20.10.2008 Бюл. № 29
(73) Патентообладатель(и):
Государственное учреждение "Институт химии
твердого тела" Уральского Отделени Российской Академии наук (RU)
ИЛИ ХРОМА (ВАРИАНТЫ)
(57) Реферат:
Изобретение может быть использовано в
производстве магнитных материалов. Способ
получени нанотубул рных структур включает
смешение кислородсодержащего органического
соединени - гидрата щавелевой кислоты с гелем
оксида ванади или кислородсодержащим
соединением
соответствующего
металла.
В
качестве
кислородсодержащего
соединени соответствующего
металла
используют
пероксидный оксид молибдена или вольфрама.
Технический результат: уменьшение межслоевого
рассто ни в строении нанотубул рных структур
указанных оксидов за счет отсутстви в структуре
посторонних радикалов органических соединений.
2 н.п. ф-лы, 5 ил.
R U
2 3 3 6 2 3 0
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОТУБУЛЯРНЫХ СТРУКТУР ОКСИДОВ ПОДГРУППЫ ВАНАДИЯ
Страница: 1
RU
C 2
C 2
Адрес дл переписки:
620219, г.Екатеринбург, ГСП-145, ул.
Первомайска , 91, ГУ "ИХТТ" УрО РАН,
патентный отдел
2 3 3 6 2 3 0
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2240980 C1, 27.11.2004. SU 1150888
A1, 27.01.2001. SU 1495302 A1, 23.07.1989. RU
2112066 C1, 27.05.1998. US 6210800 B1,
03.04.2001. YUBAO LI, YOSHIO BANDO, Quasialigned MoO3 nanotubes grown on Та substrate,
Chemical Physics Letters, 2002, v.364, p.484-488.
R U
(72) Автор(ы):
Волков Виктор Львович (RU),
Захарова Галина Степановна (RU),
Волкова Елена Георгиевна (RU),
Чен Вен (CN),
Джу Цюань о (CN)
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 336 230
(13)
C2
(51) Int. Cl.
C01G 31/02 (2006.01)
C01G 37/02 (2006.01)
B82B 1/00 (2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006115987/15, 10.05.2006
(73) Proprietor(s):
Gosudarstvennoe uchrezhdenie "Institut khimii
tverdogo tela" Ural'skogo Otdelenija
Rossijskoj Akademii nauk (RU)
(43) Application published: 27.11.2007
(54) METHOD OF OBTAINING NANOTUBULAR STRUCTURES OF OXIDES OF VANADIUM OR
(57) Abstract:
FIELD: chemistry, technological processes.
SUBSTANCE: method of obtaining nanotubular
structures includes mixing of oxygen-containing
organic compound - oxalic acid hydrate with
vanadium oxide gel or oxygen-containing compound
of
respective
metal.
As
oxygen-containing
compound of respective metal, peroxide molybdenum
or tungsten oxides are used.
EFFECT: reduction of interlayer distance in
structure
of
nanotubular
structures
of
said
oxides due to absence in structure of extraneous
radicals of organic compounds.
2 cl, 5 dwg, 5 ex
R U
2 3 3 6 2 3 0
C 2
C 2
CHROME SUBGROUP (VERSIONS)
Страница: 2
EN
2 3 3 6 2 3 0
Mail address:
620219, g.Ekaterinburg, GSP-145, ul.
Pervomajskaja, 91, GU "IKhTT" UrO RAN,
patentnyj otdel
(24) Effective date for property rights: 10.05.2006
R U
(45) Date of publication: 20.10.2008 Bull. 29
(72) Inventor(s):
Volkov Viktor L'vovich (RU),
Zakharova Galina Stepanovna (RU),
Volkova Elena Georgievna (RU),
Chen Ven (CN),
Dzhu Tsjuan'jao (CN)
RU 2 336 230 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к способам получени аллотропных форм оксидов подгруппы
ванади или хрома, которые могут быть использованы в качестве магнитных материалов
дл создани спинтронных устройств, полевых транзисторов, химических источников тока,
фотохромных и каталитически активных материалов.
Известен способ получени нанотубул рных структур, состо щих из ванади со
смешанной валентностью (патент США №6210800, МКл. D01F 9/00, 2001 г.). В известном
способе ванадий оксид-триизопропоксид в количестве 15,74 ммоль добавл ют к 7,87 ммоль
гексадециламина в атмосфере аргона и перемешивают в течение 1 часа при добавлении 5
мл абсолютного этанола. Полученный раствор гидролизуют, в результате чего образуетс оранжевый осадок, который стареет при перемешивании в течение 1 дн . Эту реакционную
смесь нагревают в автоклаве 1 день до 80°С, на следующий день до 100° и в течение 7
дней до 180°С. Получают черный продукт, который отфильтровывают, промывают водой,
этанолом, эфиром и высушивают на воздухе. Получают нанотрубки с открытыми и
закрытыми концами длиной до 2 мкм и диаметром 15-100 нм. Эмпирическа формула
нанотрубок VO2,4(C16H33NH2)0,34.
Недостатками известного способа вл ютс многостадийность, длительность процесса,
а также высокое содержание аминов в структуре полученных нанотрубок, что
обусловливает многослойность их строени и большое межслоевое рассто ние.
Известен способ получени нанотубул рных структур триоксида молибдена,
включающий нагрев ИК-излучением молибденовой фольги в умеренном вакууме на
танталовой подложке при 950-1000°С в течение 1 часа. При этом на танталовой подложке
образуетс пленка из квазилинейных трубок длиной 5-8 мкм, внешним диаметром 50-300
нм и внутренним - 20-150 нм (Li Y., Bando Y. "Quasi-aligned MoO3 nanotubes grown on Та
substrate", Chem. Phys. Lett., 2002, v.364, p.484-488).
Недостатками известного процесса вл ютс сложность процесса, обусловленна использованием ИК-излучени , высока температура синтеза, а также образование
нанотрубок в виде пленки, что затрудн ет отделение их от танталовой подложки.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению вл етс способ получени нанотубул рных структур оксида ванади (патент РФ №2240980, МКл. С01G 31/02, 2004
г.). В известном способе гель оксида ванади (V) и водный раствор поливинилового
спирта в мол рном отношении 1:1 перемешивают в течение не менее 30 мин. Полученную
реакционную смесь помещают в автоклав, нагревают до 180°С и при этой температуре
выдерживают 3 дн . После этого автоклав охлаждают до комнатной температуры,
полученный продукт отфильтровывают, промывают водой и сушат в вакууме при 80°С в
течение 3 часов. По данным фазового анализа полученный сухой продукт имеет структуру
орторомбического оксида ванади (V) с эмперической формулой VO2,35(С2Н3)0,2 и
согласно электронно-микроскопическим исследовани м состоит из трубок с закрытыми и
открытыми концами диаметром 30-150 нм и длиной несколько мкм, слипшихс в пучок.
Недостатком известного способа вл етс низкое качество получаемого продукта за
счет высокого содержани радикалов винила в структуре нанотрубок, что обусловливает
многослойность их строени и большое межслоевое рассто ние (13,9±0,1Е).
Таким образом, перед авторами сто ла задача разработать способ получени нанотубул рных структур оксидов ванади или молибдена или вольфрама,
обеспечивающий повышение качества конечного продукта.
Техническим результатом предлагаемого решени вл етс уменьшение межслоевого
рассто ни в строении нанотубул рных структур указанных оксидов за счет отсутстви в
структуре посторонние радикалов органических соединений.
Поставленна задача решена в способе получени нанотубул рных структур оксидов
ванади , включающем смешение гел оксида ванади и кислородсодержащего
органического соединени , последующее нагревание смеси в автоклаве, фильтрование,
промывку и сушку полученного осадка, в котором в качестве кислородсодержащего
органического соединени используют гидрат щавелевой кислоты при мол рном
соотношении V n+: гидрат щавелевой кислоты, равном 1:(0,33ч1,50).
Страница: 3
DE
RU 2 336 230 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Поставленна цель также решена в способе получени нанотубул рных структур
оксидов молибдена или вольфрама, включающем смешение аквокомплекса
соответствующего металла и кислородсодержащего органического соединени ,
последующее нагревание смеси в автоклаве, фильтрование, промывку и сушку
полученного осадка, в котором в качестве аквокомплекса металла используют водный
раствор пероксокомплекса металла, полученного путем растворени порошка
соответствующего металла в перекиси водорода, а в качестве кислородсодержащего
органического соединени используют гидрат щавелевой кислоты при мол рном
соотношении М n+: гидрат щавелевой кислоты, равном 1:(0,33ч1,50).
В насто щее врем из патентной и научно-технической литературы не известен способ
получени нанотубул рных структур оксидов ванади , в котором в составе реакционной
смеси используют гидрат щавелевой кислоты при определенном мол рном соотношении
исходных компонентов, а также способ получени оксидов молибдена или вольфрама, в
котором в составе реакционной смеси используют пероксокомплексы и гидрат щавелевой
кислоты при определенном мол рном соотношении исходных компонентов
Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. Берут гель оксида
ванади или водный раствор пероксокомплекса молибдена или вольфрама и добавл ют к
нему гидрат щавелевой кислоты до получени мол рного
соотношени М n+: Н2С2О4?2Н2О = 1:(0,33ч1,50), затем перемешивают до получени однородной консистенции. Полученную реакционную смесь помещают в автоклав,
нагревают до 180-200°С и при этой температуре выдерживают 5-7 дней. После этого
автоклав охлаждают до комнатной температуры, полученный продукт отфильтровывают,
промывают этанолом и сушат. По данным фазового анализа полученный сухой продукт
имеет структуру оксидов ванади , или молибдена, или вольфрама и согласно электронномикроскопическим исследовани м на 100% состоит из нанотубул рных структур.
Использование дл получени реакционной смеси щавелевой кислоты позвол ет
достичь однофазности наноструктур с межслоевым рассто нием менее 9 Е, поскольку в
полученной структуре отсутствуют радикалы посторонних органических соединений, как,
например, радикалы винила в известном способе, указанном в качестве прототипа.
Проведение процесса в предлагаемых пределах мол рного соотношени компонентов
позвол ет получить однофазный продукт, при этом при уменьшении мол рного
соотношени менее чем 1:0,33 или при его увеличении более чем 1:1,50, наблюдаетс загр знение полученной наноструктуры примес ми посторонних оксидов соответствующего
металла другой валентности.
Предлагаемый способ иллюстрируетс следующими примерами.
Пример 1. Берут 30 мл гел оксида ванади V2O5 с содержанием ванади 0,15 моль/л и
добавл ют к нему 0,19 г гидрата щавелевой кислоты (мол рное
соотношение V 5+: H2C2О4-2H2О = 1:0,33), затем перемешивают до получени однородной
консистенции. Полученную реакционную смесь помещают в автоклав, нагревают до 190°С
и при этой температуре выдерживают 6 дней. После этого автоклав охлаждают до
комнатной температуры, полученный продукт отфильтровывают, промывают этанолом и
сушат в вакууме при 80°С в течение 3-х часов. По данным фазового анализа и электронномикроскопических исследований полученный сухой продукт практически на 100% состоит
из нанотрубок с внешнем диаметром 50-60 нм, длиной 2-5 мкм со структурой
оксида V3O7?nH2O. На фиг.1 приведено изображение нанотрубок, которое получено на
электронном микроскопе.
Пример 2. Берут 30 мл гел оксида ванади V2O5 с содержанием ванади 0,15 моль/л и
добавл ют к нему 0,57 г гидрата щавелевой кислоты (мол рное
соотношение V 5+: H2C2O4?2H2О = 1:1), затем перемешивают до получени однородной
консистенции. Полученную реакционную смесь помещают в автоклав, нагревают до 200°С
и при этой температуре выдерживают 7 дней. После этого автоклав охлаждают до
комнатной температуры, полученный продукт отфильтровывают, промывают этанолом и
Страница: 4
RU 2 336 230 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
сушат в вакууме при 80°С в течение 3-х часов. По данным фазового анализа и электронномикроскопических исследований полученный сухой продукт практически на 100% состоит
из нанотрубок с внешним диаметром 50-60 нм, длиной 8 мкм, со структурой оксида V6O13.
На фиг.2 приведено изображение нанотрубок, которое получено на электронном
микроскопе.
Пример 3. Берут 30 мл гел оксида ванади V2O5 с содержанием ванади 0,15 моль/л и
добавл ют к нему 0,85 г гидрата щавелевой кислоты (мол рное
соотношение V 5+: Н2С2О4?2Н2О = 1:1,5), затем перемешивают до получени однородной
консистенции. Полученную реакционную смесь помещают в автоклав, нагревают до 200°С
и при этой температуре выдерживают 7 дней. После этого автоклав охлаждают до
комнатной температуры, полученный продукт отфильтровывают, промывают этанолом и
сушат в вакууме при 80°С в течение 3-х часов. По данным фазового анализа и электронномикроскопических исследований полученный сухой продукт практически на 100% состоит
из нанотрубок с внешним диаметром 2-8 нм, длиной 60-150 нм, со структурой оксида
VO2(В). На фиг.3 приведено изображение нанотрубок, которое получено на электронном
микроскопе.
Пример 4. Берут 30 мл водного раствора пероксокомплекса молибдена с содержанием
молибдена 0,17 моль/л и добавл ют к нему 0,34 г гидрата щавелевой кислоты (мол рное
соотношение Мо 6+: H2C2О4?2H2О = 1:0,5), затем перемешивают до получени однородной
консистенции. Полученную реакционную смесь помещают в автоклав, нагревают до 180°С
и при этой температуре выдерживают 5 дней. После этого автоклав охлаждают до
комнатной температуры, полученный продукт отфильтровывают, промывают этанолом и
сушат в вакууме при 80°С в течение 3-х часов. По данным фазового анализа и электронномикроскопических исследований полученный сухой продукт практически на 100% состоит
из нанотрубок с внешним диаметром 60-100 нм, длиной несколько мкм со структурой
оксида МоО3-??0,33Н2О. На фиг.4 приведено изображение нанотрубок, которое получено на
электронном микроскопе.
Пример 5. Берут 20 мл водного раствора пероксокомплекса вольфрама с содержанием
вольфрама 0,14 моль/л и добавл ют к нему 0,51 г гидрата щавелевой кислоты (мол рное
соотношение W 6+: Н2С2О4?2Н 2O = 1:1,5), затем перемешивают до получени однородной
консистенции. Полученную реакционную смесь помещают в автоклав, нагревают до 190°С
и при этой температуре выдерживают 7 дней. После этого автоклав охлаждают до
комнатной температуры, полученный продукт отфильтровывают, промывают этанолом и
сушат в вакууме при 80°С в течение 3-х часов. По данным фазового анализа и электронномикроскопических исследований полученный сухой продукт практически на 100% состоит
из наностержней с внешним диаметром 11-35 нм, длиной 64-160 нм, со структурой оксида
WO3?0,33Н2О. На фиг.5 приведено изображение наностержней, которое получено на
электронном микроскопе.
Таким образом, авторами предлагаетс способ получени однофазных нанотубул рных
структур оксидов ванади или молибдена или вольфрама, обеспечивающий повышение
качества получаемой структуры за счет отсутстви посторонних органических радикалов и
уменьшени вследствие этого межслоевого рассто ни . Кроме того, способ позвол ет
расширить ассортимент получаемых наноструктур. Работа выполнена при поддержке
РФФИ-ГФЕН Кита (проект №03-03-39009).
Формула изобретени 1. Способ получени нанотубул рных структур оксидов ванади , включающий смешение
гел оксида ванади и кислородсодержащего органического соединени , последующее
нагревание смеси в автоклаве, фильтрование, промывку и сушку полученного осадка,
отличающийс тем, что в качестве кислородсодержащего органического соединени используют гидрат щавелевой кислоты при мол рном соотношении V n+: гидрат щавелевой
кислоты равном 1:(0,33ч1,50).
Страница: 5
CL
RU 2 336 230 C2
5
2. Способ получени нанотубул рных структур оксидов металлов, включающий
смешение кислородсодержащего соединени соответствующего металла с
кислородсодержащим органическим соединением, последующее нагревание смеси в
автоклаве, фильтрование, промывку и сушку полученного осадка, отличающийс тем, что в
качестве кислородсодержащего соединени соответствующего металла используют
пероксидный оксид молибдена или вольфрама, а в качестве кислородсодержащего
органического соединени - гидрат щавелевой кислоты при их мол рном соотношении,
равном 1:(0,33ч1,50).
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Страница: 6
RU 2 336 230 C2
Страница: 7
DR
RU 2 336 230 C2
Страница: 8
RU 2 336 230 C2
Страница: 9
RU 2 336 230 C2
Страница: 10
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
1 071 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа