CC BY
15
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2017, том 60, №1-2_
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 661.663-661.665
М.С.Пулатов, М.Ю.Акрамов, Д.Х.Насруллаева, Н.У.Хакимова, К.М.Назаров, академик АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидов
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СИНТЕЗА БОРОГИДРИДОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ
Агентство по ядерной и радиационной безопасности АН Республики Таджикистан
В статье рассмотрены технологические аспекты синтеза борогидридов редкоземх металлов на основе модельного синтеза гидридов металлов.
Ключевые слова: хлориды, борогидрид натрия, модельный синтез, редкоземель,
Борогидриды редкоземельных металлов - Ln(BH4)з находят своё применение во многих областях химической технологии. Они используются как источники водорода, активные восстановители и катализаторы химических процессов.
Основной способ синтеза борогидридов лантаноидов осуществляется обменной реакцией
хлоридов лантаноидов (III) с NaBH 4 в среде тетрагидрофурана (ТГФ) по уравнению [1]:
3NaBH4 + LnCl3 иФ >Ln(BH4)3 + 3Ша . (1)
При этом обнаружено образование двойного комплекса NaLn(BH4)4 при избытке NaBH по сравнению со стехиометрическим соотношением по уравнению
Ln(BH4)3 + NaBH4 ^ NaLn(BH4)4. (2)
Исследования показали, что процесс (1) протекает по более сложному механизму при разделительном поочередном дозировании реагентов хлорида лантаноида и борогидрида натрия в среде
реакции в стехиометрических количествах, с аутоинициированием реакции борогидридом лантаноида. Механизм процесса (1) можно изобразить таким образом, где первая стадия протекает по схеме:
LnCl3 + 2NaBH4 ^ ^ 4)3 + ^ Ln(BH4 )С12 + 2ШС1 (3)
с образованием инициатора борогидрида лантаноида и удалением хлорида натрия.
азующийся Ln(BH 4)3 взаимодействует с NaBH 4 с образованием двойного комплексно-
го гидрида NaLn(BH 4)4 по реакции (2) и по сути является инициатором последующей реакции
NaLn(BH4)4 + LnCl3 ^ Ln(BH4)3 + ШС1 + Ln(BH4)С12. (4)
Образующийся Ln(BH4)С12 по реакциям (3) и (4) взаимодействует с последующей порцией
NaBH4 по схеме:
Адрес для корреспонденции: Мирсаидов Улмас Мирсаидович. 734003, Республика Таджикистан, г.Душанбе, ул.Х.Хакимзаде, 17а, Агентство по ядерной и радиационной безопасности АН РТ. E-mail: ulmas2005@mail.ru
щвн4 )с/2 + твн4 ^ щш4 )2 а+тс/ I.
(5)
Образующийся в реакционной среде Ln(BH4)2С/ вступает в обменную реакцию с ЫаВН
по схеме:
(6)
Ln(вн 4)2 с/+твн 4 ^ Ln(вн 4)3 + тс/. ^
Такой ступенчатый процесс можно повторять до накопления в реакционной среде необходимой массы борогидрида лантаноида и может быть остановлен на любой стадии. При этом на первой стадии лишь часть исходных веществ (10%) вступает в реакцию (3), а основная - в ходе аутоиниции-рования.
Вычисление количеств дозируемых реагентов ЬпС/3 и ЫаВН4 на каждом шаге подчиняется
стехиометрии процесса (1) и оказывается закономерно связанным с полиномами, описанными в работах [2, 3]. На основании опорных данных, составляющих обобщённую математическую модель синтеза (рис.1), создана программа и рассчитано количество дозируемых реагентов до 20-и шагов. Представлен вариант, в котором процесс начинается от трех молей хлорида лантаноида при 10% избытке ЫаВН 4 во время инициирования.
Для подбора режима дозирования реагентов необходимо также задать граничные условия синтеза: объём растворителя, количество и концентрацию синтезиру
и избыток Ln(BH4)3 при аутоинициировании [2, 3].
Затравка А(2+Ь/100)пЛ/
п(ВН4)3, концентрацию
Продукт
А(2+Ь/100)3/ (1+Ь/100)2
Продукт А(2+Ы100)1/ (1+Ь/ЮОр-1
На основе составле принципиальная технолог
конечной продукции методом аутоинициирования.
ми модельного синтеза борогидридов РЗМ нами разработана хема синтеза Ln(BH4)3 (рис.2).
ТГФ раствор ЬпСЬ
Л- А. члллллллда
Делительная ьоронха с ЬпСЬ
Суспензия МаВНд в ТГФ
Затравка ЬпШНа^я р-р
Ь-Ь-1 гор синтеза _ X
Реактор Ьп-ИВНА + примеси
Холодильник для
удаления ТГФ -1 -
~Ъ
ТГФ
Вторичная оора> Ьп(ВНдЪ ТГ
наоотка Д • У \ \
ш Ау ХД
1-'
ТГФ
льная технологическая схема модельного синтеза Ln(BH4)3.
Для получения Ln(BH4)3 на основе ьновка (рис.3) и осуществлен син-
получения Ln(BH4)3 на основе модельного синтеза и принципиальной схемы собрана ус-
Рис.3. Лабораторная установка для получения борогидридов РЗМ на основе модельного синтеза (1 - реактор синтеза, 2 - рубашка, 3 - термометр сопротивления, 4 - капельная воронка, 5 - перемешивающее устройство, 6 - регулятор оборотов, 7 - самопишущий мост, 8 - прямой холодильник, 9 - термостат, 10 - терморегулятор, 11 - приёмная колба).
Поступило 23.11.2016 г.
ЛИТЕРАТУРА Мирсаидов У. Борогидриды металлов. - Душанбе: Дониш, 2004.
2. Мирсаидов У.М., Насруллаева Д.Х., Бадалов А., Гафуров Б.А., Акрамов М.Ю. - ДАН РТ, 2001, т.54, №2, с.119-123.
3. Мирсаидов У.М., Бадалов А., Насруллаева Д.Х., Гафуров Б.А. - Журнал физической химии, 2013, т.87, №10, с.1630-1635.
М.С.Пулатов, М.Ю.Акрамов, Д.Х.Насруллаева, Н.УДакимова, ^.М.Назаров, У.М.Мирсаидов
ЧДНБАХРИ ТЕХНОЛОГИИ СИНТЕЗИ БОРО^ИДРИД^ОИ МЕТАЛЛ^ОИ КАМЁБЗАМИНЙ
Агентии амнияти ядрои варадиатсионии Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон
Дар макола чанбахои технологии синтези борохидридхои металлхои камёбзаминй дар асоси сохти синтези металлхои хидридй дида баромада шудааст.
Калима^ои калиди: хлориды, бороуидриди натрий, сохти синтез, металлхои камёбзаминй.
M.S.Pulatov, M.Yu.Akramov, D.Kh.Nasrullaeva, N.U.Khakimova, K.M.Nazarov, U.M TECHNOLOGICAL ASPECTS
OF THE SYNTHESIS OF RARE-EARTH METAL BOROHYDRIDES
Nuclear and Radiation Safety Agency, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan
In this article the technological aspects of the synthesis of borohydrides of rare earth metals on the basis of the model synthesis through the sodium borohydride and chlorides of rare earth metals are presents. Key words: chloride, sodium borohydride, synthesis model, the rare earth metals.
«p w A?
y /vV
^•'Ac?
A ¿V V
