DE2818285A1 - Verfahren zur herstellung von polykristallinem metall-beta-aluminiumoxid - Google Patents
Verfahren zur herstellung von polykristallinem metall-beta-aluminiumoxidInfo
- Publication number
- DE2818285A1 DE2818285A1 DE19782818285 DE2818285A DE2818285A1 DE 2818285 A1 DE2818285 A1 DE 2818285A1 DE 19782818285 DE19782818285 DE 19782818285 DE 2818285 A DE2818285 A DE 2818285A DE 2818285 A1 DE2818285 A1 DE 2818285A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- metal
- salt
- molten salt
- amount
- gallium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 44
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 36
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 27
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 12
- 229910000873 Beta-alumina solid electrolyte Inorganic materials 0.000 claims description 10
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 7
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 7
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 7
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 5
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical group 0.000 claims 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M chlorogallium Chemical compound [Ga]Cl XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 13
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 2
- UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K gallium trichloride Chemical compound Cl[Ga](Cl)Cl UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- DWRNSCDYNYYYHT-UHFFFAOYSA-K gallium(iii) iodide Chemical compound I[Ga](I)I DWRNSCDYNYYYHT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 1
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001676573 Minium Species 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BNOODXBBXFZASF-UHFFFAOYSA-N [Na].[S] Chemical compound [Na].[S] BNOODXBBXFZASF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000002258 gallium Chemical class 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
- H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
- H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
- H01M10/3918—Sodium-sulfur cells characterised by the electrolyte
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G15/00—Compounds of gallium, indium or thallium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G3/00—Compounds of copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G5/00—Compounds of silver
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
- C04B35/111—Fine ceramics
- C04B35/113—Fine ceramics based on beta-aluminium oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
- C25C7/04—Diaphragms; Spacing elements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
KRAUS & WEfSERT
PATENTANWÄLTE
DR WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR.-ING. ANNEKÄTE WBSERT D!PL-!NG. FACHRICHTUNG CHEMIE
IRMGARDSTRASSE 15 · D-80O0 MÜNCHEN 71 · TELEFON OSS/797O77-797O78 · TELEX 05-212156 kpatd
TELEGRAMM KRAUSPATENT
1872 WK/li
NATIONAL RESEARCH DEVELOPMENT CORPORATION, London (England)
Verfahren zur Herstellung von polykristallinen! Metall-ß-Alu-
miniumoxid
809844/0969
_ ν —
Die Erfindung betrifft ein Metall-ß-Aluminiumoxid und insbesondere
die Reinigung dieses Metalls unter dessen Verwendung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung
von polykristallinem Metall-ß-Aluminiumoxid. Das Metall ist vorzugsweise Gallium, doch können auch andere Metalle (ausgenommen
Alkalimetalle), wie Kupfer, Silber, Thallium und Indium, verwendet werden. Hierin wird der Einfachheit halber die Erfindung
unter Bezugnahme auf Gallium beschrieben.
Was die Herstellung von polykristallinem Gallium-ß-Aluminiumoxid
betrifft, gibt es zwar schon Verfahren, um Einkristalle dieser Verbindung herzustellen, doch können nach diesen Verfahren
massive polykristalline Gegenstände, beispielsweise eine kohärente Scheibe mit einer Dicke von 2 mm und einem Durchmesser
von 5 mm, nicht in verläßlicher Weise hergestellt werden.
Durch die Erfindung wird nun ein Verfahren zur Herstellung von
polykristallinem Metall-ß-Aluminiumoxid zur Verfügung gestellt, bei dem man so vorgeht, daß man polykristallines Alkalimetall-ß-Aluminiumoxid
elektrolysiert, wobei man als Anode das flüssige Metall und ein geschmolzenes Salz verwendet, das Ionen des Metalls,
vorzugsweise einwertige Ionen, enthält, und wobei sich das geschmolzene Salz in Kontakt mit dem ß-Aluminiumoxid befindet.
Das Alkalimetall ist gewöhnlich Natrium. Das geschmolzene Salz kann das Metallhalogenid, gewöhnlich das Chlorid, sein.Im
Fall von Gallium würde dieses GaCl2 sein, das Ga -Ionen enthält,
da beim Schmelzen folgende Reaktion stattfindet:
2GaCl2 —» Ga+ + (GaCl4)".
Beim Verfahren der Erfindung kann das flüssige Metallhalogenid (z.B, Chlorid) als Katode verwendet werden* Eine Spannung wird
an die Anode und/oder Katode mittels eines Wolfram-Beschickungselements (z.B. eines Wolframdrahts) angelegt, das sich damit in
Kontakt befindet. Ein geeigneter Temperaturbereich für das Verfahren ist insbesondere für Gallium 3000C bis 3500C.
809844/0969
Eine bevorzugte Zelle zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann daher z.B. wie folgt dargestellt werden:
+w|Ga(1), GaCl2(Ί)| Natrium-ß-Aluminiumoxid!GaCl2{1)j W-.
Das Verfahren sollte solange weitergeführt werden, bis eine genügend große Menge Gallium von links nach rechts übergegangen
ist, damit das Natrium vollständig aus dem Elektrolyt verdrängt wird. Es scheint, daß das geschmolzene GaCl2 das ß-Aluminiumoxid
befeuchtet und auch eine Quelle für Ga -Ionen ergibt (wodurch die Reaktion Ga —? Ga + e erleichtert wird)
und (auf der rechten Seite) als Reservoir für die Na -Ionen wirkt„ die aus dem ß-Aluminiumoxid verdrängt worden sind.
Die Erfindung umfaßt auch ein polykristallines Metall-ß-Aluminiumoxid,
das auf die oben beschriebene Weise hergestellt worden ist und das in Form eines zusammenhängenden Gegenstandes,
z.B. einer Scheibe oder eines Rohrs, vorliegen kann, wobei sowohl die Dicke als auch der Durchmesser über 1 mm hinausgehen
können.
Im Hinblick auf die Raffinierung von Metall ist schon vorgeschlagen
worden, Natrium in der Weise zu raffinieren, daß man es durch Natrium-ß-Aluminiumoxid leitet. Der Transport von
Natrium durch Natrium-ß-Alumin.iumoxid ist ein gut bekannter Prozeß, der das Hauptmerkmal der Natriumschwefelbatterie darstellt.
Durch die Erfindung wird auch ein Verfahren zum Reinigen von
unreinem Metall zur Verfügung gestellt, das alle folgenden Stufen (a) bis (d) umfaßt, wobei die Stufen (a) bis (c) in
jeder beliebigen Reihenfolge vorliegen können:
(a) Das unreine Metall wird mit mindestens der genügenden Menge eines Salzes geschmolzen f das im geschmolzenen Zustand Ionen
des Metalls enthält;
809844/0969
- 3r -
(b) eine Seite eines polykristallinen Diaphragmas des Metallß-Aluminiumoxids
wird in Kontakt mit dem unreinen Gallium gebracht;
(c) auf die andere Seite des Diaphragmas wird mindestens eine genügende Menge eines geschmolzenen Salzes gebracht, das
Ionen des Metalls enthält. Bei den Verfahrensstufen (a) bis (c) bedeutet "genügende Menge" eine solche Menge, daß die
jeweiligen Seiten des Diaphragmas benetzt bzw. befeuchtet werden;
(d) die eine Seite des Diaphragmas wird anodisch in bezug auf
die andere Seite gemacht.
Das Diaphragma kann nach dem vorstehenden Verfahren zur Herstellung
von polykristallinem Metall-ß-Aluminiumoxid hergestellt
werden.
Das Metallsalz in der Stufe (a) und/oder (c) enthält vorzugsweise einwertige Ionen des Metalls und es kann ein Halogenid,
z,B. Galliumchlorid GaCl2, oder Galliumiodid in einem oder
beiden dieser Fälle sein. In der Stufe (a) beträgt der Anteil
des Metallsalzes vorzugsweise mindestens 1%, beispielsweise 2 bis 6 Gew.%, während in der Stufe (c) die Menge des Metall-
2
salzes pro mm vorzugsweise mindestens 3 mg, beispielsweise 4 bis 15 mg, beträgt. Ein geeigneter Temperaturbereich für das Verfahren ist 3000C bis 35Q°C. Die Erfindung erstreckt sich auch auf Metall (z.B. Gallium), das nach dieser Methode gereinigt worden ist.
salzes pro mm vorzugsweise mindestens 3 mg, beispielsweise 4 bis 15 mg, beträgt. Ein geeigneter Temperaturbereich für das Verfahren ist 3000C bis 35Q°C. Die Erfindung erstreckt sich auch auf Metall (z.B. Gallium), das nach dieser Methode gereinigt worden ist.
Wenn diese Methode auf Gallium in Abwesenheit eines geschmolzenen Salzes angewendet wird, dann wird bei Temperaturen von
bis zu 8000C und Spannungen von bis zu 30V selbst nach 7 Tagen
kein meßbarer Transport von Gallium beobachtet. In einigen Fällen kann gegebenenfalls ein Zerbrechen des Diaphragmas
809844/0969
-JIf-
oder der darum herum angebrachten Dichtungen erfolgen. Das Vorhandensein des geschmolzenen Galliumsalzes vermindert erheblich
den Grenzflächenwiderstand zwischen dem flüssigen Gallium und dem Gallium-ß-Aluminiumoxid. Ähnliche Beobachtungen
werden bei entsprechenden Versuchen erhalten, bei denen das Metall beispielsweise Kupfer, Silber oder Thallium ist.
Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert» Beispiel 1 beschreibt
ein Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Gallium-ß-Aluminiumoxid, während Beispiel 2 die Raffinierung
bzw. Reinigung von Gallium beschreibt.
Eine zylindrische Scheibe oder ein zylindrisches Pellet aus polykristallinem Natrium-ß-Aluminiumoxid (Durchmesser 5 mm,
Dicke 2 mm) wurde in das Ende eines Quarzröhrchens (Bohrung 5 mm, Länge 50 mm) eingeklebt, so daß dieses Ende verschlossen
wurde.
Dieses Röhrchen wurde sodann verschlossen und nach unten gerichtet
in einen mit Argon gefüllten Trockenkasten überführt. Inzwischen wurden 4 g reines Gallium in ein hitzebeständiges
Reagensglas (Bohrung 12 mm, Länge 200 mm) zusammen mit einer geringen Menge (100 bis 200 mg) GaCl2 eingebracht. Die gleiche
Menge an GaCl2 wurde in das Quarzröhrchen eingebracht,das
sodann nach unten in das Reagensglas eingeführt wurde und hierauf oberhalb des Ga + GaCl2 in dem Reagensglas angeordnet wurde.
Wolframdrähte wurden in der Weise angebracht, daß der eine im Inneren des Quarzröhrchens und der andere außerhalb davon,
jedoch immer noch innerhalb des Reagensgläschens, angebracht wurde. An der Oberseite des Reagensglases wurden geeignete
Dichtungen in der Weise hergestellt, daß elektrische Anschlüsse an die Wolframdrähte angeschlossen werden konnten, und daß
eine inerte Atmosphäre innerhalb der Vorrichtung aufrechterhalten werden konnte.
809844/0969
-JSf-
Die Zusammenstellung wurde sodann aus dem Trockenkasten herausgenommen
und in die heiße Zone eines vertikalen Rohrofens gebracht. Das Ga und das GaCl2 schmolzen, wobei, da beide
Stoffe miteinander nicht mischbar sind, letzteres eine Schicht über dem ersteren bildete. Das Quarzröhrchen wurde in die
Schmelze mittels des inneren Wolframdrahtes heruntergepreßt. Dadurch erhielt das ß-Aluminiumoxidpellet einen Oberflächenüberzug
von GaCl2 (der im Gegensatz zu Ga ß-Aluminiumoxid benetzt)
, wodurch ein guter elektrischer Kontakt zwischen dieser Schmelze und der Oberfläche des ß-Aluminiumoxids gewährleistet
wird. Ein geringer Argonstrom wurde während des Versuchs durch die Vorrichtung geleitet, um sowohl eine Oxidation
des Galliums als auch eine Hydrolyse des Salzes zu vermeiden.
Eine Gleichstromquelle und ein Amperemeter wurden in Reihe an die Wolframdrähte angeschlossen, so daß der innere Draht
negativ und der zweite Draht positiv wurde. Als die Ofentemperatur 3500C erreichte, wurde ein fixiertes Potential von 1V
angelegt. Der Anfangsstrom betrug 1 mA und stieg nach 30 Min. auf 50 mA und nach 90 Min. auf 100 mA an. Zu diesem Punkt
wurde eine Stromgrenze von 100 mA gesetzt. Nach 18 Std. (über Nacht) war der größte Teil des Galliums aus dem Reagensglas
in das Quarzröhrchen übergegangen, wobei der elektrische Kontakt zu dem zweiten Draht abgebrochen wurde. Es wurde festgestellt,
daß nach Herausnahme aus der Vorrichtung das Quarzröhrchen 3g Ga enthielt. Es war immer noch vakuumdicht. Soweit
wie bestimmt werden konnte, war das Natrium in dem Pellet vollständig durch das Gallium ersetzt worden. Demgemäß
war das Pellet nunmehr ein polykristalliner Gegenstand aus Ga11ium-ß-Alumin iumoxid.
Das Quarzröhrchen, das an einem Ende mit dem in Beispiel 1 erhaltenen Gallium-ß-Aluminiumoxidpellet verschlossen war,
— JO —
wurde in einem mit Argon gefüllten Trockenkasten gehalten. Inzwischen
wurden 3,5g einer Legierung zusammen mit einer geringen
Menge (100 bis 200 mg) GaCl2 in ein wärmebeständiges Glasreagensglas
(Bohrung 12 mm, Länge 200 mm) gegeben. Die Legierung war Ga - 1 Gew.% Sn. Die gleiche Menge GaCl2 (100 bis 200
mg! wurde in das Quarzröhrchen gegeben und sodann wurde wie in
Beispiel 1 verfahren=
Die Temperatur der heißen Zone betrug 300 C, um eine überschüssige
Verflüchtigung von geschmolzenem Galliumchlorid zu verhindern,
was oberhalb 3500C ein schwerwiegendes Problem darstellt.
Bei einem fixierten Potential von 1V wurde ein Strom von 4 mA
nach etwa 1 Std. erhalten. Von diesem Punkt an wurde die Stromgrenze
stufenweise so erhöht (maximales Potential 1,5V), daß die
Gesamtanzahl von durchgegangenen Coulomb-Einheiten errechnet v/erden konnte. Der Strom wurde nach 30 Std. unterbrochen. Zu
diesem Zeitpunkt gingen 100 mA bei 1V über.
Von der Innenseite und der Außenseite des Quarzröhrchens wurden
1,79g bzw.1,55g Gallium gewonnen. Die restlichen 0,16g der Anfangsmenge der Legierung waren als eine Abscheidung auf verschiedenen
Teilen der Vorrichtung verlorengegangen. Die zwei Mengen von Gallium wurden in 100 ml einer 50%igen HCl-Lösung
aufgelöst. Die chemische Analyse zeigte, daß die erstere Menge
weniger als 0,2 mg Sn (Analysengrenze) oder etwa 100 ppm, und daß die letztere Menge 38,9 mg entsprechend 2,45 Gew.% enthielt.
Diese letztere Menge von 38,9 mg ist für die Gesamtmenge von Zinn in der Anfangslegierung verantwortlich.
Die Stromdichte betrug im Durchschnitt 0,5 A/cm . Sie ist für einen Raffinierungsprozeß für Gallium ganz zufriedenstellend.
Die Menge des transportierten Galliums (ermittelt durch Abwiegen) war 0,29g weniger als diejenige, die sich aus der Menge
des durchgegangenen Stroms errechnete. Jedoch unter Berücksichtigung der beteiligten Fehler ist es unwahrscheinlich, daß dies
8Q9844/0969
irgendeinen signifikanten Verlust der Stromwirksamkeit darstellt,
wie er beispielsweise durch eine elektronische Leitfähigkeit in dem ß-Aluminiumoxid entstehen könnte.
Ähnliche Ergebnisse wurden unter Verwendung von Galliumiodid erhalten.
Im Fall von Kupfer war das verwendete Kupfersalz zwar CuCl,
doch kann auch das Kupfer(H)SaIz verwendet werden. Der Grenzflächenwiderstand
fällt im Vergleich zu dem Fall, daß kein Kupfersalz vorhanden ist, um mehrere Größenordnungen ab. Im Fall
von Silber war das Salz AgNO3 erfolgreich. Die Erfindung erstreckt
sich auch auf den speziellen Fall von Silber, wobei das unerwartete Salz PbCl- verwendet wird.
Ende der Beschreibung,
809844/0969
Claims (21)
1. Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Metall-ß-Aluminiumoxid,
dadurch gekennzeichnet, daß man polykristallines Alkalimetall-ß-Aluminiumoxid elektrolysiert,
wobei man als Anode das flüssige Metall verwendet, wobei die Anode ein geschmolzenes Salz einschließt, das Ionen des Metalls
enthält, und wobei das geschmolzene Salz sich in Kontakt mit dem ß-Aluminiumoxid befindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Metall Kupfer, Silber, Thallium, Indium oder Gallium ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetall Natrium ist;
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Salz einwertige Ionen
des Metalls enthält.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Salz das Metallhalogenid
ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Halogenid Chlorid ist.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Katode ein geschmolzenes Salz ist,
das als geschmolzenes Salz geeignet ist.
809344/0969
ORIGINAL INSPECTED
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß man eine Spannung an die Anode und/oder die Katode mittels eines Wolframbeschickungselements, das
sich damit in Kontakt befindet, anlegt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2,3,7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß man als geschmolzenes Salz PbCl2 verwendet.
10. Verfahren zum Reinigen eines unreinen Metalls, gekennzeichnet durch sämtliche folgende Stufen (a) bis (d), wobei die Stufen
(a) bis (c) in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können:
(a) Das unreine Metall wird mit mindestens der genügenden Menge eines Salzes geschmolzen, das im geschmolzenen Zustand Ionen
des Metalls enthält;
(b) eine Seite eines polykristallinen Diaphragmas des Metall-ß-Aluminiumoxids
wird in Kontakt mit dem unreinen Gallium gebracht;
(c) auf die andere Seite des Diaphragmas wird mindestens eine
genügende Menge eines geschmolzenen Salzes gebracht, das Ionen des Metalls enthält, wobei bei den Verfahrensstufen (a)
bis (c) "genügende Menge" eine solche Menge bedeutet, daß die jeweiligen Seiten des Diaphragmas benetzt bzw. befeuchtet
werden; und
(d) die eine Seite des Diaphragmas wird anodisch in bezug auf die andere Seite gemacht.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma nach dem Verfahren von einem der Ansprüche 1 bis 9
hergestellt worden ist.
809844/0969
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallsalz in Stufe (a) und/oder (c) einwertige Ionen
des Metalls enthält.
13. Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12, 14, dadurch gekennzeichnet,
daß das Metallsalz in der Stufe (a) und/oder (c) ein Halogenid ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Halogenid ein Chlorid oder Iodid ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß in Stufe (a) die Menge des Metallsalzes mindestens 1 Gew.% beträgt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die Menge 2 bis 6 Gew.% beträgt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch ge~
kennzeichnet, daß in Stufe (c) die Menge des Metallsalzes pro
2
mm mindestens 3 mg beträgt.
mm mindestens 3 mg beträgt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
die Menge 4 bis 15 mg beträgt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur 300 bis 350 C beträgt.
20« Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
daß das unreine Metall Kupfer, Silber, Thallium, Indium oder Gallium ist.
21. Verfahren zum Reinigen von unreinem Silber gemäß Anspruch
20f dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene
Salz PbCl2 ist.
809844/0969
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB18045/77A GB1578477A (en) | 1977-04-29 | 1977-04-29 | Metal beta-alumina and refining metal using it |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2818285A1 true DE2818285A1 (de) | 1978-11-02 |
Family
ID=10105700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19782818285 Withdrawn DE2818285A1 (de) | 1977-04-29 | 1978-04-26 | Verfahren zur herstellung von polykristallinem metall-beta-aluminiumoxid |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4166013A (de) |
| JP (1) | JPS53137098A (de) |
| CH (1) | CH638836A5 (de) |
| DE (1) | DE2818285A1 (de) |
| GB (1) | GB1578477A (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113173590A (zh) * | 2021-05-01 | 2021-07-27 | 百色学院 | 一种基于液态金属制备片状氧化铝的方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4586991A (en) * | 1984-05-02 | 1986-05-06 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Energy, Mines And Resources | Hydronium (H3 O+) polycrystalline superionic conductors and method (ion exchange) of making same |
| US4687564A (en) * | 1985-05-21 | 1987-08-18 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Refractory lining for electrochemical cell |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1470558A (en) * | 1974-07-03 | 1977-04-14 | Nat Res Dev | Method and apparatus for detecting elements |
-
1977
- 1977-04-29 GB GB18045/77A patent/GB1578477A/en not_active Expired
-
1978
- 1978-04-26 US US05/900,307 patent/US4166013A/en not_active Expired - Lifetime
- 1978-04-26 DE DE19782818285 patent/DE2818285A1/de not_active Withdrawn
- 1978-04-28 CH CH468778A patent/CH638836A5/de not_active IP Right Cessation
- 1978-04-28 JP JP5326178A patent/JPS53137098A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113173590A (zh) * | 2021-05-01 | 2021-07-27 | 百色学院 | 一种基于液态金属制备片状氧化铝的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1578477A (en) | 1980-11-05 |
| JPS53137098A (en) | 1978-11-30 |
| CH638836A5 (de) | 1983-10-14 |
| US4166013A (en) | 1979-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE1796220B2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Elektrode zur Verwendung bei elektrolytischen Verfahren | |
| DE3015608A1 (de) | Verfahren zur herstellung von glatten kohaerenten metallchalkonid- filmen | |
| DE2300422A1 (de) | Langzeitelektrode fuer elektrolytische prozesse | |
| DE975587C (de) | Verfahren und Anordnung zur Herstellung von Titan in einer Elektrolysezelle | |
| DE2818971A1 (de) | Verbesserte vorrichtung und verbessertes verfahren zur abtrennung eines metalles aus einem salz | |
| DE2856488A1 (de) | Lithium-aluminium-eisen-elektrodenzusammensetzung | |
| DE2818285A1 (de) | Verfahren zur herstellung von polykristallinem metall-beta-aluminiumoxid | |
| DE2039924A1 (de) | Sauerstoff-Sensor | |
| DE102011055911B3 (de) | Verfahren zur galvanischen Abscheidung wenigstens eines Metalls oder Halbleiters | |
| DE2050050B2 (de) | Glaselektrode und deren herstellung | |
| DE2710802C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Elektroden für Elektrolysezellen | |
| DE2559978C2 (de) | Verfahren zur Regenerierung einer Anode | |
| DE2819964C2 (de) | Metallisches Diaphragma | |
| DE2126142C3 (de) | Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Kathodenkupfer | |
| DE3443338C2 (de) | Kathode zur Herstellung von Elektrolyt-Mangandioxid | |
| DE102018114948A1 (de) | Verfahren zur Abtrennung von Indium aus Metalllegierungen | |
| DE2434819A1 (de) | Verfahren zur extraktion von gallium aus aluminatlaugen | |
| DE278655C (de) | ||
| DE1483347A1 (de) | Verfahren zum elektrolytischen Abscheiden von Metallen | |
| DE2440241C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Chalkogenid-Einlagerungsverbindungen | |
| DE4034137C1 (de) | ||
| DE2838406A1 (de) | Verfahren zur gewinnung von kupfer und nickel aus legierungen | |
| DE1112722B (de) | Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Phosphin | |
| DE1671755B2 (de) | Galvanisches metall-halogen-element | |
| DE1671926C (de) | Nicht wässriger Elektrolyt zur Verwendung in einer galvanischen Zelle mit einer negativen Lithiumelek tr ode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8141 | Disposal/no request for examination |