сульфид олова 4

Экспериментальная частьВ настоящей работе приводится способ получения гипотиофосфатов натрия и лития в спиртовом растворе и последующего их использования для синтеза гипотиофосфата олова (II) по реакциям обменного взаимодействия.Прекурсорами служили сульфиды фосфора и щелочных металлов. В качестве исходного сульфида фосфора использовали фазу с условной формулой «P4S8». Судя по диаграмме состояния системы «сера фосфор» [11], фаза «P4S8» представляет собой смесь сульфидов фосфора формульного состава P4S9 и P4S7. Синтез этой фазы проводили в процессе нагревания со скоростью 350-400`С в час в токе сухого углекислого газа предварительно гомогенизированной смеси серы и красного фосфора в мольном соотношении 2:4. После завершения энергичного взаимодействия сплав охлаждали и измельчали. Сульфид натрия получали обезвоживанием ацетоном его кристаллогидрата Na2S * 9H2O, а сульфид лития [10] - из сульфата лития путем его восстановления углеродом при температуре 800`С. Абсолютизирование спирта проводили при помощи  твердых водоотнимающих средств, в частности - негашеной извести, вода поглощалась, и образовывался гидрат окиси кальция. Сами гипотиофосфаты лития и натрия получали в процессе взаимодействия насыщенного спиртового раствора сульфида щелочного металла и тонкодисперсного порошка сульфида фосфора. Процесс проводили, добавляя к насыщенным растворам сульфидов металлов порционно при постоянном интенсивном перемешивании порошок «P4S8» до стехиометрического соотношения. Синтез протекал с интенсивным выделением тепла. После охлаждения из растворов выпадали осадки: Na4P2S6 - серо-зеленого и Li4P2S6 кремового цвета.Полученный осадок гипотиофосфата натрия, судя по данным рентгенофазового анализа (РФА) (анализ выполнялся на дифрактометре ДРОН 2 с медным излучением), был рентгеноаморфным. Перекристаллизацию осуществляли растворением осадка в этаноле при нагревании до 40`С и выдержке при этой температуре в течении 2 ч. Затем систему медленно охлаждали, и выпавшие осадки выдерживали в маточном растворе для «созревания» не менее суток. При этом формировались кристаллы игольчатой формы длиной 2-5 мм (рис. 1).

В настоящее время перспективным объектом для получения композиционных материалов со связностью 2-2 является  гипотиофосфат олова (II) (Sn2P2S6), благодаря своей способности термического испарения с последующим осаждением в виде тонких сегнетоактивных пленок. К тому же он имеет рекордно высокие значения объемных пьезоэлектрических характеристик среди известных однофазных сегнетоэлектрических материалов и пьезоэлектрические датчики, изготовленные на его основе, могут непосредственно преобразовывать всестороннее сжатие в электрический сигнал с высокой эффективностью. Однако широкое использование халькогенидных материалов на основе гипотиофосфата олова (II), в настоящее время тормозится отсутствием простых и надежных методов их синтеза. В связи с этим актуальной является проблема разработки новых способов получения необходимых фаз. Одним из перспективных направлений разработки новых способов синтеза халькогенидов типа гипотиофосфата олова (II) является возможность получения гипотиофосфатов двухвалентных металлов обменным взаимодействием солей этих металлов с гипотиофосфатами щелочных металлов в растворах по схематической реакции [1,2]:Na4P2S6+ 2 МеCl2→ Ме2P2S6 + 4NaCl     (1)Известные в настоящее время способы получения гипотиофосфатных фаз (в том числе и гипотиофосфатов щелочных металлов), не лишены серьезных недостатков. На практике наиболее часто применяется синтез этих фаз из простых веществ тройных систем Me P S, бинарных соединений, образующихся в двойных системах Me P, Me S и P S, а также из различных сочетаний этих простых веществ и бинарных соединений [3]. Для предотвращения химического взаимодействия с парами воды и кислородом воздуха процесс ведут в запаянных ампулах. При этом синтезы осуществляются при температурах от 350 `С (As2P2S7) [4] до 950 `С (GdPS4) [5], а длительность процессов составляет от двух суток (Sn2P2S6) [6] до трех месяцев (Co2P2S6, Ni2P2S6, Mg2P2S2) [7]. Однако использование низкоплавких и легколетучих компонентов (сера, фосфор, сульфиды фосфора) в замкнутом объеме вследствие увеличения давления в ампуле зачастую приводит к их разрыву. Во избежание этого применяют чрезвычайно медленное повышение температуры и создание по длине ампулы градиента температур (политемпературный синтез), что, тем не менее, не устраняет полностью взрывоопасность этого способа.В работе [8] указывается на возможность синтеза солей p- и d- элементов на воздухе, исходя из сульфидов металла, серы и фосфора. Однако при использовании этого способа сохраняется опасность загрязнения целевых продуктов кислородсодержащими соединениями, а также отсутствует информация о получении гипотиофосфатов s-элементов. В работе [9] предложен способ получения гипотиофосфатов щелочных металлов в водных растворах, исходя из сульфидов щелочных металлов и хлоридов фосфора. Однако сложность получения исходных прекурсоров, в частности, хлорида фосфора (III) [10] и загрязнение получаемых тиофосфатов щелочных металлов продуктами окисления и гидролиза являются недостатком и серьезным препятствием широкого применения этого способа.Синтез гипотиофосфатов щелочных металлов в органических растворителях с использованием в качестве исходных компонентов сульфидов щелочных металлов и фосфора позволили избежать целого ряда технологических проблем.

Разработан способ получения гипотиофосфатов лития и натрия из сульфидов фосфора и сульфидов соответствующих щелочных металлов в органическом растворителе. Показана возможность получения в спиртовом растворе гипотиофосфата олова (II) реакцией обменного взаимодействия гипотиофосфата натрия и хлорида олова (II).  Ключевые слова:гипотиофосфат лития, гипотиофосфат натрия, гипотиофосфат олова (II), способ получения, органический растворитель.

Т.Г.Лупейко, С.Н.Свирская, А.С.Пахомов, Е.С.Медведева

Исследование возможности получения гипотиофосфатов щелочных металлов в органическом растворителе

Рекомендуем установить один из следующих браузеров:

Вы используете устаревший браузер Internet Explorer. Некоторые функции сайта им не поддерживаются.

Инженерный вестник Дона | Исследование возможности получения гипотиофосфатов щелочных металлов в органическом растворителе