[发明专利]吸附气体的化合物

说明书

技术领域

本发明涉及一类具有固定气体特性的化合物、制备该化合物的方法、生产含有该化合物的各种基质的复合材料的方法、生产沉积在各种基质上含该化合物的薄膜或厚膜的方法，还涉及它们的用途以及一种利用该化合物从气体混合物中消除其中某些气体的方法。

背景技术

目前人们知道有各种不同种类的具有气体固定能力的材料。可根据下列情况，将它们分成两大类：其固定性能是(a)依赖于真正的化学反应(同时导致固定物质的分解)的，还是b)依赖于固定剂物质表面的吸附性能，而且通常是取决于被固定分子大小的。类型a)材料的某些典型例子是能够从气体混合物中去除水蒸气的化合物，如硫酸钙、五氧化二磷、氯化镁，或者从气体混合物中去除二氧化碳的化合物如氢氧化钠和氢氧化钙、氧化钙、氧化锶和氧化钡。类型b)固定材料的典型例子是具有活化表面的材料，如活性炭或各种类型的沸石或某些种类的粘土。

类型a)材料的固定性能是有选择性的，即化合物只能固定一种类型的气体。可供固定使用的自发反应范围是相当有限的，能固定的气体并不包括那些对健康和环境高度有害的气体，例如一氧化氮NO和一氧化碳CO。此外所涉及的反应可能是不可逆的，因此固定剂在使用一定时期之后就丧失了所有的固定活性。

另一方面，类型b)材料并不是选择性的，而是根据气体分子的大小、极性程度以及相对分子量来固定气体分子。这些材料不能固定小分子，例如对健康和环境最有害的燃烧产物，如氮氧化物NO和NO₂以及碳氧化物(尤其是一氧化碳CO)的混合物。

发明公开

本发明的主要一个目的是消除常规的具有气体固定能力的材料的缺点，特别着重于从燃烧产物中，更普遍的是从气体混合物中去除有害的组份。

通过下列本发明的描述会变得很清楚的这个目的以及其他目的，是通过一类本发明的化合物而实现的。该化合物是具有通式为A₂B₃O_6±d的化合物，其中A是碱土金属、碱金属、镧系元素或其固溶体；B是过渡金属、Ⅲ族元素或其固溶体；d为0-1的数值。

有利的是，A选自：钡、铯、钾、锶、镧系元素或其固溶体。

适宜的是，B选自：铜、镍、锰、铁、钯、钛、铝、镓、锌、钴或其固溶体。

当A是上述阳离子的固溶体时，本发明化合物的例子是具有式子为(Ba_2-xSr_x)Cu₃O₆的化合物，其中x为0.75之内。

当B是上述阳离子的固溶体时，本发明化合物的其他例子是

式子为Ba₂(Cu_3-yPd_y)O_d的化合物，其中y为0.33之内；

式子为Ba₂(Cu_3-yNi_y)O_d的化合物，其中y为1.0之内。

具有式子为Ba₂Cu₃O_5+x的化合物已经为人们鉴定出来，并部分描述于文献中(参见例如W.Wong-Ng和L.P.Cook,Powder Diffration,9(1994),p.280-289以及该文所列的一些文献)。然而，在本发明的发明人之前的那些研究者并没有认识到该化合物属于一类具有特定化学活性的新型化合物。

在该文献中涉及的这类化合物中，首次观察到几种介于类型a)和类型b)固定化合物的行为之间的现象。被固定的气体分子确实上是与固定物质进行了反应，因为象在类型a)物质中那样，气体分子确实是以负离子形式结合于固体的结构中。然而，该化合物反应即便其所固定的气体量的范围很大，也不会使固定化合物发生分解，而且在反应时化合物结构性能变化很有限，该变化又是随着从反应气氛中所除去被固定气体的量而连续地并可逆地变化，这一点与类型b)固定剂中观察到的行为是类似的。此外，本发明化合物的固定性能与类型a)物质不同，是非选择性的，而且可固定种类范围较宽的气体，例如卤素和氧化物气体。