Очистка оксида ниобия

[Scott]

Есть цель получения очищенного оксида ниобия (V). Я поискал в литературе что удалось найти, информации не так уж и много. Как я понял смысл очистки сводится к следующему. Из оксида ниобия получают пентахлорид путем хлорирования оксида либо углём и хлором или CCl₄. CCl₄ боле предпочтительней. Получаются NbCl₅ который можно очистить дистилляцией при атмосферном давлении. В принципе, температуры кипения хлоридов сопутствующих элементов заметно различаются, поэтому думаю что одной - двух дистилляций будет достаточно для полной очистки. Так же можно ещё получить из пентахлорида ниобия алкоголят (пентаэтилат), который перегнать можно в вакууме, таким образом хорошо отделяется от тантала. Ну а потом хлорид или алкоголят подвергнуть гидролизу и получить уже чистый оксид ниобия.

Химическим способом очищать соединения ниобия как я понял довольно сложно.

Если у кого есть литература на этот счёт, то буду очень благодарен.

[amik]

Литературу в виде статей и патентов только копать Живых регламентов получения высокочистого оксида ниобия, думаю, не найти.
Во времена СССР на Ленинградском "Красном Химике" в промышленном масштабе делали водным термогидролизом пентахлорида, в Соликамске - паровым гидролизом чистого NbCl5, последний был, пожалуй, лучшим для последующего синтеза ниобата лития (у нас шел как эталонный). Вполне себе химические методы
Был запатентован (и реализован) также метод через пероксосоли из гидроксида ниобия после фторидного экстракционного разделения Nb-Ta.
В лаборатории можно много всего наделать при желании, а проблемы, увы, начинаются при переходе на промышленные масштабы.

[antabu]

В СССР выпускался весьма чистый металлический ниобий для сверхпроводников. Только окислить его, не загрязнив при этом, видимо непросто.

[maze]

О, мне нравится эта тема!
Задам свой вопрос: кто-нибудь сталкивался с выделением пятиокиси ниобия из ниобатов? Давно есть мысль перерабатывать выполнившие свою научную функцию составы и выделять из них Nb₂O₅. Вроде как дорогой реактив, а расходуется его довольно много... А где про это почитать, даже не представляю.

[ Post made via iPad ]

[amik]

Чистый для новых экспериментов выделить будет непросто, особенно если ниобаты различных по химическим свойствам металлов
Если вскрывать в кислотной смеси с HF, то будет проблематичным полное удаление фтора из продуктов переработки, сильно любят Nb и F друг-дружку

Мы когда-то перерабатывали отходы ниобата лития от роста монокристаллов в полупромышленных масштабах в Nb2O5. Наработки есть неплохие в этой области, но тогда в сырье был только относительно чистый LiNbO3

[Scott]

Во времена СССР на Ленинградском "Красном Химике" в промышленном масштабе делали водным термогидролизом пентахлорида, в Соликамске - паровым гидролизом чистого NbCl5, последний был, пожалуй, лучшим для последующего синтеза ниобата лития (у нас шел как эталонный).

Ну собственно, для этих целей и нужен оксид ниобия. Очистка пентахлорида (который можно либо купить, либо прохлорировать Nb₂O₅) через дистилляцию позволит получить оксид нужного качества, или нужно использовать более сложные методы очистки?

Мы когда-то перерабатывали отходы ниобата лития от роста монокристаллов в полупромышленных масштабах в Nb2O5. Наработки есть неплохие в этой области, но тогда в сырье был только относительно чистый LiNbO3

Этот вопрос тоже интересует. Читал что надо размолотые кристаллы сплавлять с карбонатом (оксидом) лития, обрабатывать HCl + HF, потом экстрагировать фториды и дальше получать из них Nb₂O₅. Но подробностей ненашел по этому способу.

[amik]

Scott, даже и не знаю, как Вам ответить
Пригодный для ниобата оксид делали из NbCl5 марки ч. Водный гидролиз в растворе солянки с добавкой серной в коробоновых аппаратах.
Дело в том, что я был в команде разработчиков технологии оксида ниобия для ниобата лития, поэтому сказал гораздо меньше, чем знаю. Протянуть руку и снять с полки регламент Обвинят в продаже технологий конкурентам Украина хочет делать сама? Вашими руками? Россия тоже хочет, у нас это вещество в плане на 2013год. Не обижайтесь, но как раскрывать патентованные приемы в открытом доступе

[Scott]

Та я не требую раскрытия патентованных приёмов. Просто хочу собрать имеющуюся в открытом доступе информацию, ибо пока только цель собрать инфу по этой теме. А делать пока никто не собирается, денег надо много очень.

[amik]

В открытом доступе мало найдете, если только несколько статей по проблемам роста и авторских свидетельств времен СССР.
Попробуйте разыскать в Харькове бывшую сотрудницу ВНИИ Монокристаллов Нагорную Л.Л.

[amik]

мой
Коллега Scott, надеюсь, Вы правильно поняли, что речь не идет о противостоянии наших государств, а только как о возможной конкуренции на рынке химической продукции.

[maze]

amik, у меня ниобаты все с одинаковыми примесями. Соотношение только разное. В принципе, есть и твёрдые растворы на основе LiNbO₃...
Вот фтор мне не нравится. С его примесью может что угодно получаться... И вовсе не то, что хотелось бы...

[amik]

Как кажется, чистый Nb2O5 не настолько дорогой продукт и, выделяя его из ниобатов, затратите существенно больше времени, сил и реактивов, чем он того заслуживает. Таки не драгметалл
maze, методов разложения ниобатов штук несколько и Вы их наверняка знаете.
1. хлорирование с отгонкой NbCl5. Подходит только для специально оборудованных профильных лабораторий.
2. спекание(сплавление) со щелочами или карбонатами. Понадобятся инертные к агрессивной щелочи тигли, потом придется обрабатывать плав простой неорганической кислотой для перевода Nb в трудно фильтрующийся и промывающийся гидратированный оксид ниобия или выщелачивать комплексообразующими по отношению к Nb реагентами(щавелевая к-та, винная, лимонная и т.п.)
3. сплавление с пиросульфатами или кипячение в концентрированной серной кислоте. Потом, при разбавлении водой, выпадет (трудно фильтрующийся и промывающийся) гидратированный оксид ниобия с большим количеством сорбированных сульфатов, соосажденного кремния и всего, что встретится по дороге. Отмывать его аммиачной водой, прокаливать без гарантии качества
Приемы 2) и 3) скорее подходят для аналитики.
Как подвариант п.3 - длительная обработка крепкой кислотой с нагревом, но здесь под вопросом степень конверсии и отделение непрореагировавшего ниобата, причем это будет завязано на грансостав исходника. Есть также варианты обработки кислотой с перекисью.

4. Вскрытие в кислотной смеси, включающей фтористоводородную.
Для дальнейшего обесфторивания мы шли через пероксосоли ниобия. Недостаток - море фторида в стоках, хотя в результате Nb2O5 можно сделать существенно чище исходного.

[maze]

amik, спасибо! Я буду думать)) В принципе, мне-то оно действительно не настолько нужно, но каким-нибудь студентам на курсовую можно было бы дать. Всяко толку больше, чем от выделения серебра из слива AgNO₃, да и что-то новенькое.

[amik]

О, здорово Предлагаю озадачить студентов пероксосолями, сканировал и выкладывал здесь книгу Вольнова Пероксокомплексы ванадия, ниобия и тантала. Насколько мне известно, в ЮФУ сделали несколько новых ниобатов и люди защищались на этом материале. Там исходно, по умолчанию, получаются стехиометричные составы и можно обойтись без твердофазки.
У нас так просто есть относительно древний российский патент на получение чистого пентоксида через пероксокомплексы. Реализованный даже в промышленном масштабе в Питере.

[maze]

amik, спасибо большое!
А всяческие новые ниобаты в ЮФУ (тогда ещё РГУ) были получены в лаборатории, в которой я имею честь двигать отечественную науку вперёд. В частности, приличная часть синтезирована и описана в диссере моего научника. А на основе его работ продолжены исследования. Уже два человека защитились; у меня пока до защиты не дошло, но парочка новых ниобатов и несколько рядов твёрдых растворов есть.

[Синистр]

Разрешите цеховому технологу встрять в спор ученых мужей..
Как способ вскрытия ниобата оптимально, по-моему, сплавление со щелочью (пойдет едкий натр).
Потом щелочной раствор можно нейтрализовать... высадить гидроксид ниобия, растворимый в кислотах (рекомендую смесь 4M HF + 4M H2SO4) .
Из этого раствора - экстрагировать ниобий 100% трибутилфосфатом; реэкстракция - водой и осаждение "чистого" гидроксида ниобия водным аммиаком.
Способ надежный..только в лаборатории не надо открывать окна: кремневки нагонит в растворы..
А хлоридный способ, по-моему, более сложный.. да и требует неслабой установки.

[amik]

Разрешите цеховому технологу встрять в спор ученых мужей..

Обязательно встревать, ибо только смычка науки и промышленности позволит ...
Кстати, на форуме много технологов практических ученых

Как способ вскрытия ниобата оптимально, по-моему, сплавление со щелочью (пойдет едкий натр).
Потом щелочной раствор можно нейтрализовать... высадить гидроксид ниобия, растворимый в кислотах (рекомендую смесь 4M HF + 4M H2SO4) .

В чем вскрывать? Плавиковки не хочется, но, обратите внимание, что количества лабораторные, 100-200-300 грамм. Стеклоуглеродные тигли?

[Синистр]

Для сплавления со щелочью идеально подходят стальные (низкоуглеродистая сталь) тигли или кюветы.