Reaktionen unter hohen Gasdrücken

Die Entwicklung spezieller Apparaturen, die die Synthese und die Handhabung von Proben unter hochreinen Bedingungen und Schutzgasatmosphäre erlauben, ist eng verzahnt mit den generellen Fortschritten die im Bereich der Festkörperchemie neuer Metall-Stickstoff- und Metall-Wasserstoffverbindungen erzielt worden sind. Die reaktive Gasdrucksynthese in Autoklaven ermöglicht die Kontrolle von Phasenbildung und Stabilitätsbereichen durch eingestellte Gasdrücke.

Abbildung 1. Schematische Skizze der Syntheseanlage für die reaktive Gasdrucksynthese.

Die Anlage für die reaktive Gasdrucksynthese enthält Hochdruckautoklaven aus hochwarmfesten Nickellegierungen, die mit Kupferdichtungen verschlossen werden. Reaktionsdrücke können während der Synthese gemessen und registriert werden. Die hohen Drücke sind wie folgt zu erreichen: Unter Kühlung des Autoklaven mit flüssigem Stickstoff wird das Reaktionsgas (N₂, H₂, D₂, Ar) bzw. Gasgemisch über Stahlflaschen und/oder Druckbehälter mit mittlerem Druck bzw. auch über in Serie geschaltete Autoklaven einkondensiert. Die Technik gestattet es, Reaktionsdrücke im Autoklaven in gewünschter Höhe unter Berücksichtigung aller notwendigen Sicherheitsaspekte einzustellen. Das Reaktionsvolumen des Autoklaven beträgt ca. 14 cm³. Die maximale Reaktionstemperatur hängt von dem verwendeten Reaktionsdruck ab und sollte nicht überschritten werden (p_max 6000 bar (T<925 K)/T_max 1100 K (p<500 bar)).

Abbildung 2. Foto der Syntheseanlage für die reaktive Gasdrucksynthese.

Nach dieser Methode konnten zahlreiche Nitriddiazenide und Hydridometallate/Hydride ausgehend von den chemischen Elementen dargestellt werden.

Abbildung 3. Kontrollierte Phasenbildung durch vorgegebene Gasdrücke im System der Strontium-Nitrid-Diazenide.

Literatur:

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