Новости химической науки > Низкая температура для получения неорганических кристаллов

Специалисты по синтезу неорганических соединений очень часто прибегают к кристаллизации для получения новых неорганических материалов, находящих применение в катализе или других областях. Очень часто такой метод получения кристаллов, обладающих необходимой чистотой и морфологией, требует применения высоких температуры и давления.

Новый метод выращивания кристаллов неорганических соединений, разработанный исследователями из Университета Южной Калифорнии, позволяет растить кристаллы при низких значениях температуры и давления, что, возможно, облегчит химикам-неорганикам работу в области открытия и получения новых функциональных неорганических материалов, содержащих сразу несколько химических элементов (главным образом металлов).

Разработка нового метода началась с того, что исследователи из группы Ганса-Конрада цур Лойе (Hans-Conrad zur Loye) решили получить новые неорганические структуры с помощью кристаллизации – они растворили все исходные вещества, необходимые для получения целевого соединения и начали процесс кристаллизации. До настоящего времени этап растворения компонентов для многоэлементных соединений часто проводили при температуре в пределах 600-1200°C и/или давлении выше 625 атм. После растворения в таких жестких условиях исследователи обычно медленно охлаждают раствор, что способствует медленному росту кристаллов правильной формы.

Метод низкотемпературной кристаллизации упрощает получения сложных неорганических материалов. (Рисунок из Inorg. Chem., DOI: 10.1021/ic302439b)

Один из сотрудников группы, Майкл Чанс (Michael Chance человек с «говорящей» фамилией), разработал менее хлопотный процесс получения кристаллов неорганических соединений, использовав для растворения реагентов смесь, которая наполовину состояла из гидроксида щелочного металла, и наполовину – из воды. Чансу удалось подобрать условия, при которых в 50% растворе щелочи растворение гидроксидов платины и других металлов протекало при температурах, лишь немногим выше 200°C и при давлении ниже одной атмосферы. Смесь, которую цур Лойе назвал гидрофлюксом (hydroflux), растворяет реагенты при низких температурах из-за того, что в составе гидрофлюкса плавится при температуре меньшей, чем в чистом состоянии.

С помощью низкотемпературного гидрофлюкса исследователям удалось получить кристаллы пяти смешанных гидроксидов, синтез которых представляет особую сложность для химиков – Sr₆NaPd₂ (OH) ₁₇, Li₂Pt(OH)₆, Na₂Pt(OH)₆, Sr₂Pt(OH)₈ и Ba₂Pt(OH)₈. Цур Лойе отмечает, что такие гидроксиды практически невозможно получить с помощью обычных методов кристаллизации.

Причина, по которой может возникнуть необходимость в синтезе таких соединений, заключается в том, что они могут послужить сырьем для получения каталитически активных смешанных оксидов, традиционное получение таких смешанных оксидов также очень трудоемко. Исследователи из группы цур Лойе показали, что, осторожно нагревая гидроксид Na₂Pt(OH)₆, можно получить оксид α-Na₂PtO₃.

Исследователи использовали новый метод также и для кристаллизации оксидов, гидроксидов и гидратов оксидов. Получив хорошие результаты не только для производных платины, но также марганца и кобальта; в перспективе они планируют использовать методологию на производные рутения, иридия и родия.

Источник: Inorg. Chem., DOI: 10.1021/ic302439b

метки статьи: #неорганическая химия, #новые материалы