СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДА ПЛАТИНЫ (IV)
METHOD OF PRODUCING PLATINUM (IV) OXIDE

Изобретение относится к области химии платиновых металлов, в частности синтезу соединений платины, а именно синтезу оксида платины (IV).
2
2
2
6
4
2
2
Известен способ получения 4-водного оксида платины(IV) PtO·4HO («гексагидроксоплатиновая кислота» или «гексагидроксоплатинат(IV) диводорода» Н[Pt(ОН)]) путем кипячения хлорида платины(IV) PtCl с избытком раствора гидроксида натрия и последующим подкислением уксусной кислотой (С.Ливингстон. Химия рутения, родия, палладия, осмия, иридия, платины. М.: Мир, 1978, с.281). Недостатком данного способа является получение готового продукта, загрязненного трехводным оксидом платины PtO·3HO.
2
6
Известен способ получения 4-водного оксида платины(1У) путем растворения хлороплатината калия K[Pt(Cl)] в горячем 30%-ном растворе NaOH и обработкой охлажденного раствора уксусной кислотой до рН 5. (Руководство по неорганическому синтезу. / Под ред. Г.Брауэра. М.: Мир, 1985, т.5, с.1820). Недостатком данного способа является повышенное содержание щелочи в готовом продукте.
2
6
Известен способ получения 4-водного оксида платины(IV) путем нагревания раствора платины HPtCl с гидроксидом натрия до кипения и подкисления реакционной смеси уксусной кислотой. (С.Ливингстон. Химия рутения, родия, палладия, осмия, иридия, платины. М.: Мир, 1978, с.334). Способ принят за прототип. Недостатком прототипа является повышенное содержание хлора в конечном продукте.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является получение оксида платины(IV) с минимальным содержанием примесей.
2
6
2
2
2
Заданный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем обработку платинохлористоводородной кислоты гидроксидом натрия и кислотой, платинохлористоводородную кислоту обрабатывают гидроксидом натрия при мольном соотношении NaOH:Pt от 10 до 14 и концентрации платины в реакционной смеси от 0,4 до 0,6 моль/л, прогревают реакционную смесь при кипении до желтого цвета, охлаждают, отфильтровывают образовавшийся осадок NaPt(OH), растворяют его в воде, раствор обрабатывают кислотой при комнатной температуре до значений рН от 2,0 до 4,5, отфильтровывают образовавшийся осадок оксида платины(IV), промывают водой и сушат. Для получения 4-водного оксида платины(IV) PtO·4HO осадок сушат при температуре не более 50°С; безводного оксида платины(IV) PtO - при 300-500°С.
2
6
2
6
2
2
Сущность способа состоит в том, что синтез оксида платины(IV) осуществляют через стадию образования промежуточного соединения гексагидроксоплатината(IV) натрия Na[Pt(OH)], которое отделяют от маточного раствора, содержащего NaOH и NaCl, фильтрованием, при этом большее количество натрия и хлора остается в растворе. Затем осадок Na[Pt(OH)] растворяют в воде и полученный раствор обрабатывают кислотой до образования осадка 4-водного оксида платины(IV) PtO·4НО, осадок отфильтровывают, при этом натрий остается в растворе. Тем самым достигается очистка от хлора и натрия.
2
6
В ходе проведенных исследований установлено, что для проведения первой стадии процесса - обработки платинохлористоводородной кислоты гидроксидом натрия и получения промежуточного соединения гексагидроксоплатината(IV) натрия Na[Pt(OH)] оптимальными условиями являются:
- мольное отношение (NaOH:Pt)=10÷14;
- концентрация платины в реакционной смеси 0,4-0,6 моль/л.
2
x
y
При мольном отношении (NaOH:Pt) менее 10 реакция замещения хлор-иона на ОН-группу протекает неполно и гексагидроксоплатинат(IV) натрия загрязняется хлорсодержащим соединением NaPt[(OH)Cl]. При мольном отношении более 14 гексагидроксоплатинат(IV) натрия загрязняется осадком NaCl из-за уменьшения его растворимости в реакционной смеси.
При концентрации платины в реакционной смеси после смешения реактивов менее 0,4 моль/л выход осадка гексагидроксоплатината(IV) натрия уменьшается. При концентрации платины более 0,6 моль/л осадок гексагидроксоплатината(IV) натрия загрязняется осадком NaCl из-за уменьшения его растворимости в реакционной смеси. Необходимая концентрация платины достигается добавлением в реакционную смесь воды. Установлено, что для проведения второй стадии процесса - получения 4-водного оксида платины(IV) оптимальными условиями являются:
- температура не более 50°С;
- значение рН от 2,0 до 4,5.
2
2
Температура осаждения более 50°С приводит к дегидратации и загрязнению осадка 3-водным оксидом платины(IV) PtO·3HO.
Значение рН осаждения более 4,5 приводит к образованию осадка, трудно отмываемого от примесей, тем самым не достигается высокой степени очистки от хлора и натрия. При значении рН менее 2,0 выход осадка в готовую продукцию снижается из-за повышения остаточного содержания платины в маточном растворе. Кроме того, значение рН при осаждении значительно влияет на продолжительность отстаивания и фильтрования осадка, что немаловажно в производственном исполнении технологии.
Примеры осуществления способа
2
6
В качестве исходного продукта для опытов №1-8 (таблица 1) по получению оксида платины(IV) был приготовлен раствор платины HPtCl, содержащий 600 г/л Pt.
Пример 1
К 50 мл раствора платины при комнатной температуре добавляли расчетное количество гидроксида натрия в виде раствора 500 г/л NaOH для мольного соотношения (NaOH:Pt) от 10 до 14 (таблица 1) и добавляли деионизированной воды до концентрации платины в общем объеме смеси от 0,3 до 0,7 моль/л. Реакционную смесь нагревали до кипения и выдерживали при нагревании до изменения окраски раствора от красно-оранжевого до желтого цвета, затем охлаждали. Выпадал осадок желтого цвета, который отфильтровывали, не промывали (т.к. осадок водорастворимый), сушили и взвешивали. Определяли выход осадка и анализировали его (таблица 1). В маточном растворе определяли содержание платины.
Пример 2
Навеску 20 г гексагидроксоплатината(IV) натрия, полученного по режимам опыта №3 (таблица 1) как оптимальному варианту, растворяли в деионизированной воде при комнатной температуре, после контрольного фильтрования полученный раствор обрабатывали кислотой до разных значений рН. Для обработки использовали азотную и уксусную кислоты. Образовавшийся осадок промывали деионизированной водой, сушили, взвешивали, анализировали на содержание платины, натрия и хлора (таблица 2).
Пример 3
Приготовили осадок 4-водного оксида платины (IV) по режимам опыта №3 (таблица 2, А) как оптимального варианта. Осадок сушили при различных температурных режимах (таблица 3) и анализировали на содержание платины.
Таблица 3
Сушка осадка оксида платины(IV)
№ опыта
Температура сушки, °С
Содержание Pt, %
Расчетное значение n в формуле PtO<sub>2</sub>·nH<sub>2</sub>O
1
50
65,2
4,0
2
60
66,9
3,6
3
300-500
85,9
0,0
4
550
91
Смесь металлической Pt и PtO<sub>2</sub>