1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28710
(51) G01F 17/00 (2006.01)
C01G 37/00 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/0337.1
(22) 18.03.2013
(45) 15.07.2014, бюл. №7
(72) Касенов Булат Кунурович; Бектурганов
Нуралы Султанович; Ермагамбет Болат
Толеуханулы; Касенова Шуга Булатовна;
Сагинтаева Женисгуль Имангалиевна; Мустафин
Едиге Суиндикович; Куанышбеков Ерболат
Ермекович; Сейсенова Айгерим Аспандияровна
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Национальный
центр по комплексной переработке минерального
сырья Республики Казахстан" Комитета
промышленности Министерства индустрии и новых
технологий Республики Казахстан
(56) Патент РФ №2116252, кл. С01F 17/00, C01G
37/00, опубл. 27.07.1998г
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ
НАНОРАЗМЕРНЫХ ЧАСТИЦ ДВОЙНЫХ
ХРОМИТОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ И
ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ
(57) Способ получения наноразмерных частиц
двойных хромитов редкоземельных и
щелочноземельных металлов.
Изобретение относится и области получения
неорганических наноструктурированных
материалов, обладающих полифункциональными
свойствами, представляющих интерес для
электронной и микроэлектронной
технологии в качестве полупроводниковых,
конденсаторных, высокотемпературных
резистивных электронагревательных, сенсорных,
МГД-электродных и др. материалов.
(19)KZ(13)A4(11)28710

2. 28170
2
Изобретение относится к области получения
неорганических наноразмерных соединений,
которые обладают свойствами, представляющими
интерес для полупроводниковых, конденсаторных,
высокотемпературных резистивных
электронагревательных, сенсорных, МГД-
электродных и др. материалов.
В литературе нет сведений о способах получения
наноструктурированных частиц не только двойных
хромитов редкоземельных и щелочноземельных
металлов, но и отдельных хромитов редкоземельных
элементов (РЗЭ).
В литературе описан только способ получения
ненаноструктурных хромитов редкоземельных
металлов (Патент РФ №2116252. Способ получения
хромитов редкоземельных элементов. Опубл.
27.07.1998 г.).
По данной технологии растворяют в воде по
отдельности Lа(NO)3)2·6Н2O и Cr(N03)3·9H2O, затем
их смешивают, перемешивают, добавляют
поливиниловый спирт и выдерживают до
образования геля. Далее высушивают при 100°С и
прокаливают при 800°С в течении 3 часа и получают
хромит лантана.
Хромит иттрия получают следующим образом.
Растворяют в воде по отдельности кристаллогидрат
оксалата иттрия и хромовой ангидрид, смешивают,
добавляют поливиниловый спирт и далее их
перемешивают. Выдерживают до образования геля,
который высушивают при 100°С и прокаливают при
900°С в течении 1 ч. Таким образом получают
хромит иттрия YСrО3.
Описанный способ в отличии от нашего не
предусматривает получение двойного хромита, т.е.
хромита щелочноземельного и редкоземельного
металлов, но самое главное: не предусматривает
получение наноструктурированных частиц не
только моно хромитов редкоземельных металлов, но
и наноструктурированных частиц двойных
хромитов редкоземельных и щелочноземельных
металлов.
Кроме того описанный способ в отличии от
нашего требуют дополнительного получения гелей.
Задачей предлагаемого изобретения является
разработка способа получения
наноструктурированных частиц двойных хромитов
редкоземельных и щелочноземельных металлов.
Достигаемый технический результат заключается
в комбинировании методов твердофазного
взаимодействия оксидов редкоземельных металлов,
хрома (III) и карбонатов щелочноземельных
металлов с получением равновесного состава
двойных хромитов редкоземельных и
щелочноземельных металлов с дальнейшим их
измельчением на вибрационной мельнице до их
наноразмерных частиц.
Сущность изобретения заключается в том, что
впервые получены наноструктурированные частицы
сложных оксидных соединений, обладающие
перспективными физическими и физико-
химическими свойствами.
В нашем случае используется твердофазное
взаимодействие исходных компонентов.
Исключается получение гелей, операции работы с
растворами солей и исходных компонентов.
Добавление в состав оксида щелочноземельных
металлов приводит к экономии оксида
дорогостоящего оксида РЗЭ до 40%.
Для получения двойных хромитов
редкоземельного и щелочноземельного металлов
смешиваются стехиометрические количества
оксидов хрома (III), РЗЭ, а также карбонатов
щелочноземельных металлов. Добавляя
органические растворители (бензол, толуол,
этиловый спирт) смеси тщательно перемешивают и
перетирают. Растворители способствуют
повышению степени дисперсности смесей,
ускоряют процесс оптимального равновесного
распределения исходных веществ для проведения
процессов твердофазного взаимодействия. Затем
составы отжигаются при 800°С в течении 5 часов,
далее смеси охлаждают, в присутствии указанных
растворителей перемешивают и перетирают,
проводится термообработка при 1200°С в течении
5 часов, после охлаждения и перетирания смесей их
выдерживают при 400°С в течении 5 часов.
Полученные равновесные составы измельчают
до наноразмерных частиц на вибрационной
мельнице «Retsch» (Германия) и их размеры
определяются на электронном микроскопе
«TESCAN».
Пример 1
Смешать стехиометрические количества
исходных веществ - оксида иттербия Yb2O3, оксида
хрома (III) Сr2O3, карбоната кальция. Для
достаточного образования пасты добавляют толуол
и перетирают смесь. Далее смесь отжигается при
800°С в течении 5 ч. Повторно перетирается с
толуолом и опять отжигается при 1200°С в течении
5 ч., после повторной операции перетирания с
растворителем проводится отжиг при 400°С в
течении 5 часов для получения равновесного
состава. Полученный целевой продукт
наноструктурированный двойной хромит иттербия и
кальция YbCaCr2O5,5 с размерами наночастиц
62.286; 55.633; 34.367; 37.794; 28.736; 48.571;
39.601; 24.235; 45.625; 62.330; 41.003; 54.111;
46.361; 51.833; 36.283; 98.660; 70.498; 57.727;
40.430; 66.847; 87.953; 45.850;'40.092; 46.839; 47.062;
34.344; 23.682; 30.224; 33.574; 26.714; 43.906;
33.777; 41.296; 49.163; 94.902; 41.725; 48.035 и
36.501 нм кристаллизуется в тетрагональной
сингонии со следующими параметрами решетки:
α=10,62; с=17,07Å; V°=1925,23Å3
; Z=16;
V°эл.яч.=120,33Å3
; ρрент.=5,59; ρпикн.=5,54±0,05 г/см3
.
Пример 2
Оксиды иттербия Yb2O3, хрома (III) и карбонат
бария смешивают, перетирают как в примере 1.
Смесь отжигают при 800°С в течении 5 ч., на второй
стадии при 1200°С - 5 ч. и при 400°С - 5 ч.
Аналогично примеру 1 получены размеры
наночастиц и определены параметры решетки
конечного продукта - двойного хромита иттербия и
кальция состава YbCaCr2О5,5. Выход продукта
составляет 98,9 ± 1,0%.
Основные преимущества предлагаемого способа:

3. 28170
3
- впервые получены наноразмерные частицы
двойных хромитов РЗЭ (на примере иттербия) и
щелочноземельных металлов (МII
) состава
YbМеII
Сr205,5;
- экономия дорогостоящего оксида РЗЭ;
- интенсификация процесса синтеза;
- исключение золь-гель метода.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения наноразмерных частиц
двойных хромитов редкоземельных и
щелочноземельных металлов с общей формулой
LnMII
Cr2О5,5 (Ln-лантаноид, МII
-щелочноземельные
металлы) методом кратковременного твердофазного
взаимодействия, включающий смешивание
исходных веществ и отжиг, отличающийся тем,
что отжиг ведут в 3 стадии: I - стадия - при 750-
800°С, II - стадия - 1100-1200°С и II -стадия при
400°С длительностью 5 ч. с предварительным
перетиранием перед каждой стадией и полученные
двойные хромиты измельчают на вибрационной
мельнице до наночастиц.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч