Способ получения сульфида молибдена и вольфрама

 

Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано в технологии получения твердых смазок, катализаторов в органическом синтезе, преобразователей тепловой энергии. Сульфиды осаждают в среде жидких алканов в присутствии серы. В качестве металлосодержащего реагента используют соли молибдена или вольфрама типа М₂ЭО₄, где М - NH₄ ⁺, К⁺; а Э - Мо, W. Исходные реагенты берут в соотношении М:S 1:(4,0-5,2). Синтез ведут при 150-200^oС в течение 4-8 ч. Указанное соотношение компонентов позволяет добиться увеличения выхода сульфидов молибдена или вольфрама до 90%. 1 табл.

Изобретение относится к области технологии неорганических веществ, более конкретно малотоннажному производству неорганических сульфидов, предназначенных для использования в качестве твердых смазок, катализаторов в органическом синтезе, преобразователей тепловой энергии.

Известны способы получения сульфидов молибдена и вольфрама путем их осаждения сероводородом из водных растворов солей [Руководство по неорганическому синтезу. / Ред. Г. Брауэр, т.5, М.: Мир, 1985, с.1652-1653], а также путем термического разложения серосодержащих соединений металла [Самсонов Г. В., Дроздова С.В. Сульфиды. М.: Металлургия, 1972, с.150].

Недостатками известных способов являются: использование токсичного газообразного сероводорода и содержание избыточной (против стехиометрии) серы в продукте синтеза.

Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности является способ получения сульфида молибдена или вольфрама, заключающийся в нагревании смеси МоО₃ или WO₃, К₂СО₃ и S [Большаков К.А. Химия и технология редких и рассеянных элементов. М.: Высш. шк., 1976, т.3, с.180, с.237].

Недостаток указанного в качестве прототипа способа заключается в необходимости длительного нагревания (спекания) реакционной смеси при повышенных температурах с последующими операциями измельчения и выщелачивания пека, требующими значительных трудозатрат и расхода электроэнергии.

В предлагаемом способе указанные недостатки устраняются тем, что в качестве исходных реагентов используют наиболее распространенную форму солей молибдена и вольфрама типа М₂ЭO₄, где М - NH₄ ⁺, Na⁺, K⁺, а Э - Мо, W, и элементную серу, взаимодействие которых в среде жидких углеводородов предельного С_nН_2n+2, где n9, протекает по схеме ЭО₄ ^2- --> ЭО₃S^2- --> ЭО₂S₂ ^2- --> ЭОS₃ ^2- --> ЭS₄ ^2- --> ЭS₃.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что при синтезе сульфидов молибдена и вольфрама в качестве металлосодержащего реагента используют соли молибденовой или вольфрамовой кислоты, процесс взаимодействия которых с серой ведут в среде жидких алканов при 150-200^oС в течение 4-8 ч, а металл и серу берут в мольном соотношении 1:(4,0-5,2). Мольное соотношение реагентов М: S 1:(4,0-5,2) позволяет увеличить выход сульфидов молибдена и вольфрама до 67-90% при проведении синтеза в среде ундекана в течение 8 ч.

Изобретение может быть реализовано следующим образом. В реактор, содержащий 100 мл нонана, декана или ундекана, загружают серу и молибдат (вольфрамат) аммония, взятых в соотношении М:S 1:(4,0-5,2), нагревают смесь и проводят синтез при температуре кипения жидкой фазы в течение 4-8 ч. Полученный продукт очищают от непрореагировавших исходных веществ и растворителя и высушивают.

Предлагаемый способ испытан в лабораторных условиях, и его применимость иллюстрируется следующими примерами. Сводная таблица служит обоснованием выбора оптимальных условий синтеза.

Пример 1. В трехгорлую колбу с обратным холодильником помещают 100 мл ундекана и 1,5 г элементной серы. Растворяют серу при нагревании и доводят раствор до кипения (195^oС). Добавляют 3,06 г мономолибдата аммония, мольное соотношение Мо: S 1:3. Синтез проводят 8 ч. Выделившийся продукт отфильтровывают в горячем состоянии, промывают горячим ацетоном, аммиачной водой для удаления непрореагировавшего молибдата, затем спиртом и высушивают в эксикаторе. Выход 11%.

Пример 2. Растворяют 0,78 г элементной серы в 100 мл ундекана при нагревании, доводят температуру до кипения растворителя (195^oС). Вносят в реактор 1,2 г мономолибдата аммония. Мольное соотношение Мо:S 1:4. Синтез проводят 4 ч. Полученный продукт отмывают от непрореагировавших исходных веществ, высушивают и взвешивают. Выход MoS_2,80 21%.

Пример 3. 2,04 г мономолибдата аммония вносят в 100 мл нагретого до 195^oС ундекана, содержащего 1,5 г растворенной серы. Мольное соотношение Мо: S 1:4,5. Синтез проводят 8 ч. Выход МоS_2,80 87%.

Пример 4. В 100 мл ундекана растворяют 1,8 г элементной серы при нагревании, доводят температуру до 195^oС и добавляют 2,12 г мономолибдата аммония. Мольное соотношение Мо:S 1:5,2. Синтез проводят 8 часов. Выход МоS_2.80 90%.

Пример 5. Растворяют 1,95 г элементной серы в 100 мл декана при нагревании, доводят температуру до температуры кипения растворителя (174^oС). Вносят в реактор 2,29 г мономолибдата аммония. Мольное соотношение Мо:S 1:5,2. Синтез проводят 8 ч. Выход продукта 77%.

Пример 6. В 100 мл нонана помещают 1,87 г серы. Растворяют ее при нагревании и доводят раствор до температуры кипения растворителя (150^oС). Добавляют 2,2 г мономолибдата аммония. Мольное соотношение Мо:S 1:5,2. Синтез проводят 8 ч. Выход продукта 68%.

Пример 7. Растворяют 1,67 г серы в 100 мл ундекана. Вносят в реактор при температуре кипения растворителя 3,7 г моновольфрамата аммония. Мольное соотношение W: S 1:4. Синтез проводят 8 ч. Выделившийся продукт отфильтровывают в горячем состоянии, промывают горячим ацетоном, аммиачной водой для удаления непрореагировавшего вольфрамата, затем спиртом и высушивают в эксикаторе. Выход WS_2,80 90%.

Формула изобретения

Способ получения сульфидов молибдена или вольфрама, включающий взаимодействие металлосодержащих реагентов с серой, отличающийся тем, что в качестве металлосодержащего реагента используют соли молибденовой или вольфрамовой кислоты, процесс взаимодействия ведут в среде жидких алканов при 150-200^oС в течение 4-8 ч, а металл и серу берут в мольном соотношении 1: (4,0-5,2).

РИСУНКИ

Рисунок 1