СИНТЕЗ СУЛЬФАТА ГАЛЛИЯ

Соединения галлия(III) являются кристаллохимическими аналогами соединений элементов переменной валентности в степени окисления (+3), представляющие интерес как катодные материалы для электрохимических источников тока (железо, ванадий, хром). Литературные данные о сульфате галлия немногочисленны. Разработана методика синтеза безводного Ga₂(SO₄)₃ из основного ацетата галлия. Образующийся гидратированный сульфат галлия чрезвычайно гигроскопичен. Его сушили на фильтре, а затем в динамическом вакууме 10^-2 Торр, в течение 2 ч с целью удаления воды и остатков уксусной кислоты. Сульфат галлия, полупродукты его синтеза и продукты термической обработки изучены методами дифференциально-термического и рентгенофазового анализа. Рассчитано количество кристаллизационной воды и установлен состав кристаллогидрата Ga₂(SO₄)₃∙18H₂O. В интервале температур 40-350 ºС кри-сталлогидрат теряет воду в шесть стадий до безводного Ga₂(SO₄)₃, который, в свою очередь, разлагается при 700 ºС, образуя нанокристаллический оксид Ga₂O₃. Безводный сульфат галлия слабо гигроскопичен и требует хранения в эксикаторе. Показано, что для выделения сульфата галлия из сернокислого раствора может быть использован пропанол-2, экcтрагирующий уксусную кислоту и, как следствие, обладающий высаливающим действием. Образуется аморфное вещество, который теряет массу при нагревании до 400 ºС. Однако рентгенографически чистый Ga₂(SO₄)₃ получить таким образом не удается. По аналогии с соединениями индия можно предположить частичное образование оксосульфата галлия.

галлий, сульфат галлия, термогравиметрический анализ, рентгенофазовый анализ

1. Palacin M.R. Recent advances in rechargeable battery materials: a chemist’s perspective // Chem. Soc. Rev. 2009. V. 38. P. 2565-2575.

2. Dunn B., Kamath H., Tarascon J.M. Electrical energy storage for the grid: a battery of choices // Science. 2011. V. 1334. P. 928-935.

3. Wang Y., Li H., Chen M., Yang X., Jiang D. Synthesis and electrochemical performance of LiFePO4/C cathode materials from Fe2O3 for high-power lithium-ion batteries // Ionics. 2017. V. 23. № 2. P. 377-384.

4. Xiang X., Zhang K., Chen J. Recent advances and prospects of cathode materials for sodium-ion batteries // Adv. Mater. 2015. V. 27. P. 5343-5364.

5. Barpanda P., Oyama G., Ling C.D., Yamada A. Krohnkite-type Na2Fe(SO4)2·2H2O as a novel 3.25 V insertion compound for Na-ion batteries // Chem. Mater. 2014. V. 26. P. 1297-1299.

6. Ivanova R.V. Khimiya i tekhnologiya galliya [Chemistry and technolodgy of gallium]. Moscow: Metallurgiya Publ., 1973. 320 p. (in Russ.).

7. Fedorov P.I., Mokhosoev M.V., Alexeev F.P. Khimiya galliya, indiya i talliya [Chemistry of gallium, indium and tallium]. Novosibirsk: Nauka Publ., 1977. 224 p. (in Russ.).

8. Yatcenko S.P. Solubility isothe8. Yatcenko S.P. Solubility isotherm in the Ga₂O₃-SO3-H2O system at 20-degrees // Zhurn. neorg. khimii rm in the Ga2O3-SO3-H2O system at 20-degrees // Zhurn. neorg. khimii

9. Fricke R., Blencke W. Beiträge zur chemie des galliums // Z. anorg. allg. Chem. 1925. B.143. S. 183-193.10. Kokkoros P.A. Röntgenuntersuchung der wasserfreien Sulfate der dreiwertigen Metalle Eisen, Chrom und Gallium // Tscher. Miner. Petrog. 1965. V. 10. P. 45-51.

10. Krause M., Gruehn R. Contributions on the thermal behavior of sulphates. XVII. Single crystal structure refinements of In₂(SO4)₃and Ga2(SO4)3 // Z. Krist. 1995. Bd. 210. S. 427-431.

11. Baudler M., Brauer G., Feher F., F. Huber, Klement R., Kwasnik W., Schenk P.W., Schmeisser M., Steudel R. Handbuch der praparativen Anorganischen Chemie. Stuttgart: Enke Verlag, 1975. 608 s.

12. Fedorov P.I., Jiang Chi-Juing. The system Na, Al//SO4 // Zhurn. neorg. khimii (Russian J. Inorg. Chem.). 1966. V. 11. № 3. P. 669-671 (in Russ.).

13. Fedorov P.I., Akchurin R.H. Indium. М.: Nauka Publ., 2000. 276 p. (in Russ.); Peking: Ed. Peking University Press, 2005 (in Chinese).