KR950008575B1 - 팔라듐 수산화 화합물의 전기 합성 - Google Patents

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아메리칸 텔리폰 앤드 텔레그라프 캄파니
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Abstract

내용 없음.

Description

팔라듐 수산화 화합물의 전기 합성
제1도는 본 발명을 실행하기 위한 전기투석 장치의 배선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 셀 2 : 용기
3,4,5 : 격실 6,7 : 선택 투과성막
8 : 양극봉 9 : 음극봉
15,16,17 : 저장 탱크 18,19,20 : 핌프 시스템
21,22,23 : 펌프 24,25,26 : 배출 밸브
본 발명은 팔라듐 도금 베스(baths)에 사용하기 위해 팔라듐 아민 수산화물을 전기투석적(electrodialytically)으로 합성하기 위한 방법에 관한 것이다.
팔라듐 및 팔라듐 합금은 화학적 비활성, 우수한 내구성, 투명한 빛, 높은 열전도율과 전기 전도성 및 금과 비교하여 저렴한 비용으로 인해서 널리 이용되고 있다. 이것은 접속 핀, 릴레이 또는 스위치 접속부, 인쇄 배선 보드(printd wiring boards)상에 접촉 표면과 같은 전기 접촉 표면 뿐만 아니라 인조 장신구에도 많이 적용된다. 이러한 많은 적용 때문에, 많은 양의 팔라듐이 베스의 팔라듐 함유물을 매우 빨리 고갈시키면서 도금되어, 베스내에 팔라듐의 보충을 빠르게 필요로 하고 있다. 많은 수의 핀이 고속으로 전기 도금되는 곳에 전기 커넥터용 접촉 핀의 팔라듐 도금이 그 대표적 예이다. 제이. 에이. 아비스 등에게 허여된 다수의 특허 즉 1984년 1월 24일에 허여된 미합중국 특허 제4,427,502호와, 1984년 8윌 28일에 허여된 미합중국 특허 제4,468,296호와, 1984년 12월 4일에 허여된 미합중국 특허 제4,486,274호와, 1990년 3윌 27일에 허여된 미합중국 특허 제4,911,798호와, 1985년 1윌 25일에 허여된 미합중국 특허 제4,493,754호에는 전기도금을 위한 팔라듐 및 팔라듐 합금 합성물 및 방법이 기재되어 었는데, 그 각각을 참고로서 본원에 기재하였다.
일반적으로 팔라듐 아민 수산화 화합물로서 적용되는 팔라듐 화합물의 특정 클라스는 팔라듐 도금에 유용하다. 팔라듐 아민 수산화물용의 정확한 구조식은 공지되어 있지 않으며, 가능한 한개 이상의 스펙이 식[Pd(NH3)2(OH)]n(OH)n에 대응하는 수용액에 존재하는데, 여기에서 n은 1에서 6까지 변화될 수가 있다. 팔라듐 아민 수산화 화합물은 팔라듐 도금 베스를 개시적(initially)으로 조성하는데 그리고/또는 도금 작업동안에 베스를 다시 채우는데 이용될 수 있다. 팔라듐 도금 베스에서 팔라듐 아민 수산화물의 사용은 많은 장점을 가지고 있다. 예컨대 염화이온과 같은 산 음이온은 베스에 축적되지 않는다. 산 음이온의 그러한 축적은 종종 베스의 수명을 제한하며, 때때로 베스내에 존재하는 동안에 베스의 도금 특성을 바뀌게 한다. 또한, 팔라듐 아민 수산화 화합물이 양극에서 발생한 수소 이온을 중화시켜서, 알칼리성 약품(예를들면, 수산화 칼륨)을 베스에 첨가할 필요가 없어서 베스의 유용성 및 수명을 제한하는 알칼리성 양이온(예를들면, 수산화 칼륨인 경우에 수산화 이온)의 축적을 감소시킨다. 더우기, 도금 동안에 팔라듐 아민 수산화 화합물의 첨가에 의해 유지되는 일정한 팔라듐 온도는 도금 베스에 대한 pH의 안정도를 확실하게 한다. 다음에, 이것은 베스 수명을 연장하고 그리고 베스가 있는 동안에 도금 상태(도금율 등)를 더욱 일정하게 한다.
팔라듐 도금 베스에 이용하기 위해 팔라듐 아민 수산화물을 합성하기 위한 방법은 제이. 에이. 아비스 등에게 1988년 4월 23일에 허여된 미합중국 특허 제4,512,963호에 기재되어 있다. 상기 특허는 음이온 교환수지(OH형태)를 사용한 팔라듐 아민 수산화물을 제조하기 위한 방법을 기재하고 있다. 교환 수지가 쉽사리 재사용할 수 없으며 그리고 수지로부터의 수산화물의 희수가 지루하고 완전하지 않기 때문에 상기 방법은 느리며 비용도 많이 들게 된다. 따라서, 팔라듐 베스에 쉽게 사용할 수 있는 형태의 간단하고 효율적인 방법으로 팔라듐 아민 수산화물을 제조하고 비교적 긴 자체 수명을 가지는 방법이 필요하게 되었다.
본 발명은 팔라듐 도금 베스에 사용하기 위해 팔라듐 아민 수산화물을 전기투석적으로 합성하기 위한 방법을 구체화한 것이다. 전기투석은 플루오르화된 음이온 선택 투과성 막에 의해 분리된 음극액, 생성물 및 양극액 격실을 구비한 셀에서 발생된다. 음극액 용액은 OH 이온을 쉽게 보충하며, 로우 스타팅 용액(raw starting solution)은 양극액 격실내로 이동할수 있는 팔라듐 아민 이온 및 음이온을 포함하며 그리고 양극액 용액은 로우 용액으로부터 음이온을 쉽게 흡수한다. 외부 격실에 위치된 전극은 단지 5cm 정도 떨어져 위치된다. 이 방법은 500ASF 또는 그 이하 양호하게는 200ASF의 전류 밀도와, 50 내지 90퍼센트 양호하게는 60 내지 80퍼센트의 전류 효율과, 빙점 이상 내지 40℃ 양호하게는 25 내지 40℃의 베스 온도로 전도된다. 전기투석은 보충 또는 도금 용액으로서 쉽게 사용 가능한 최종 용액을 만드는 팔라듐 염화 디아민과 같은 소량의 스타팅 팔라듐 디아민 화합물을 포함한 적당한 팔라듐 디아민 수산화 용액으로 귀착된다.
본 발명에 따른 팔라듐 아민 수산화물의 형성은 이온 교환 박막의 수단으로 전기투석 셀에서 전기투석에 의해 실행된다. 이온 교환 박막을 활용한 전기투석의 기술이 공지되었을지라도, 본 발명에 따른 장치, 박막, 공정 매개 변수 및 특정 전기투석의 특별한 조합은 n범위가 1 내지 6인 일반식[Pd(NH3)2(OH)]n(OH)n으로 표시될 수 있는 팔라듐 아민 수산화물을 제조하는 것이 가능하다. 양호한 형태는 [Pd2(NH3)4(OH)2](OH)2이다. 이러한 화합물이 팔라듐 도금시에 종래에 사용된 달리 쉽게 입수 가능한 팔라듐 복합물로 될 수 있으며, 본 발명에 따라 제조될때 이 화합물은 적당하며 분해 및 열화(劣化)할 필요없이 오랜 시간 동안 저장될 수 있다. 이하에 기재된 특정 설계 및 처리 요인이 없으면, 수산화물 형성물은 효과가 없으며, 형성되거나 셀내에 있는 용액밖으로 떨어지는 불안정한 팔라듐 아민 수산화물을 단지 제공하는 것이 된다.
본 발명을 실행할때 사용하기 위한 전기투석 셀은 음극액 격실과, 양극액 격실 및 음이온 선택 투과성 막에 의해 음극액 및 양극액 격실로 분리된 중간 또는 생성물 격실을 포함한 세개의 격실로 구성된다. 각 격실은 셀내에서 그리고 셀 밖에서 자체 순환된다. 양호한 실시예에서, 각 셀에는 분리 저장 탱크가 마련된다. 이것은 셀이 작동하는 동안에 연속적으로 공정을 제어할 수 있어서, 각 격실은 합성물 및 액체의 온도를 모니터할 수가 있다.
음극액 격실은 OH 이온을 쉽게 공급하는 물질을 포함한다. 본래, 생성물 격실은 원하는 아민 수산화물 형태로 전환될 로우 물질로 충전된다. 여기에는 매우 다양한 로우 물질이 사용될 수 있는데, Pd(NH3)2Cl2, Pd(NH3)2Br2, Pd(NH3)2I2, Pd(NH3)2SO4, Pd(NH3)2(NO3)2등을 포함한 팔라듐 디아민 화합물로 불리는 로우 물질이 특히 적당하다. 다른 팔라듐 화합물이 언명한 형태에 사용될 수 있으며 공지된 방법에 의해 Pd(NH3)4Cl2로 전환될 수 있다. 예컨대, 금속 팔라듐 또는 PdCl2는 팔라듐 도금에 사용하기에 적당한 형태인 Pd(NH3)4Cl2로 전환될 수 있다. 양극액 격실은 로우 물질의 음이온 용으로 그것의 음이온을 변화시킬 재료의 용액을 포함한다. 생성물 격실에서, 로우 물질은 팔라듐 4아민 수산화물[Pd2(NH3)4(OH)2](OH)2와 같은 원하는 수산화물 형태로 변환된다. 이것은 음이온 교환 박막을 통해 음극액 격실로부터 로우물질을 포함한 생성물 격실내로 OH 이온을 이동시킴으로서 성취된다. 생성물 격실에 들어간 각 OH 이온을 위해서, 로우 물질의 한 음이온은 다른 음이온 교환 박막에 대해 양극액 격실내로 이동한다. 로우 물질의 대체된 음이온은 양극액 측면 박막을 통해 이동하며 그리고 양극액의 음이온을 위한 이러한 음이온의 다른 변환에 의해 양극액 물질의 일부가 된다. 따라서, 이 방법은 로우 물질의 음이온을 두개의 음이온 교환박막의 수단에 의해 OH 이온으로 바꾸는 것을 포함하게 된다.
이러한 방법은 셀 설계, 박막 질 및 작동 요인의 적당한 조합을 기초로 하고 있다. 셀 설계는 전극들 사이에 짧은 거리를 제공하며 셀 작동을 위해 필요한 세개의 격실의 배치를 가능하게 한다. 전극들 사이의 거리는 5cm를 초과하지 않는 것이 본 발명에서 필요 조건이다. 그러한 셀에서 생성물 격실의 체적이 작기 때문에, 각 배치(batch)에서 필요한 생성물 체적을 재는 것은 전기 분해된 로우 물질의 연속적인 재순환으로 외부 저장기에 의해 성취된다. 세개의 격실의 각각의 함유량의 규칙적인 유지 및 품질 관리는 품질 조작을 가능하게 한다.
다양한 음이온 교환 박막은 본 발명의 실제에서 유용할 수 있다. 이러한 박막들은 음이온의 선택적인 통로는 양이온을 실질적으로 배제한다. pH(수소 이온 농도) 14와 같은 높은 알칼리성 환경에 저항하는 단지 높은 단계로 플루오르화 음이온 교환 박막은 이러한 전기투석에 유용하다. 염화물을 포함한 로우 물질이 이용될때, 또한 박막은 활성 염소에 저항한다. 종래의 유기적 중추(organic backbone) 박막은 Cl2와 OH-또는 H2O의 상호 작용으로 형성된 활성 염소에 의해 급속히 파괴되었다. 이러한 발명에서, 일본국 도오쿄도 107 미나도꾸 아가사카 1-11-39 소재의 도소 코포레이션(Tosoh Corp.)에 의해 제조된 플루오르화 음이온 교환 박막 TOSFLEX은 음이온 선택 투과성 막의 양호한 형태로서 이용된다.
작동 요인은 공정이 저온과 급속히 및 높은 효율로 이뤄지도록 선택된다. 이러한 요인은 완벽한 선택을 위해 세개의 매우 중요한 것들이다. 낮은 온도에서 암모니아 부분압은 낮으며, 그에 따라 암모니아 증발율은 감소된다. 이것은 생성물의 안정도 뿐만 아니라 환경적으로 안전한 작동이다. 용액의 빙점 온도 이상에서 40℃까지의 범위의 온도로 양호하게는 25℃ 내지 40℃ 더욱 양호하게는 30℃ 내지 40℃의 온도에서 작동가능하다. 전기투석을 행하는 동안 처리 시간은 다른 중요한 요인이 된다. 유기적 로우 물질이 5 내지 6시간 또는 더 작은 시간내에서 80 내지 90퍼센트 변환되도록 공정은 급속하게 이뤄져야 한다. 또한, 긴 공정은 생성물이 형성되는 동안에 과잉의 암모니아를 증발시킨다. 이것은 공정이 완성되기 전에 생성물 분해 작용을 야기시키게 된다. 500ASF 밋 더 작게 최적하게는 200ASF의 전류 밀도가 공정에서 적당하다. 50 내지 90퍼센트, 양호하게는 60 내지 80퍼센트 범위로 제조하는 팔라듐 아민 수산화물에서 전류 효율이 생성물 안정성을 제공한다.
제1도는 전기투석 셀을 개략적으로 도시한 것이다. 편리함을 위해, 장치의 여러 부품의 크기는 비율을 벗어나 도시되어 있다. 셀(1)은 음이온 선택 투과성 막(6,7)과 격실(3)에서 양극봉(8) 및 격실(5)에서 음극봉(9)으로 적어도 구성된 두개의 수직벽에 의해 세개의 격실(3,4,5)로 분리된 용기(2)를 포함한다. DC 전류원(11)은 도선(12,13)에 의해 각 전극에 연결되며, 전기투석 전류량은 전류 제어 수단(14)에 의해 제어된다. 격실(3,4,5)은 전기투석 셀(1)을 형성하며, 중간 또는 생성물 격실(4)은 양극액 및 음극액 격실(3,5)사이에 삽입되며, 음이온 선택 투과성 박막(6,7)은 생성물 격실로부터 양극액 및 음극액 격실을 각각 분리한다. 효율 때문에, 전극(8,9)은 각 박막 영역으로 동일하게 연장되는 것이 양호하다. 전극은 각 용액에서 비소모적인 물질이다. 대표적으로, 양극 전극은 티타늄상에 플라티늄 또는 니오브상에 풀라티늄이다.
팔라듐 아민 수산화 화합물의 조제를 위한 전기투석은 하기와 같이 개설될 수 있다. 생성물 격실(4)은 전기투석에 의해 적당한 형태의 팔라듐 아민 수산화물로 변환될 스타팅 로우 용액으로 충전된다. 다양한 베스화학 작용은 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 일반적으로, 베스는 팔라듐 팔라듐의 소스를 포함해야 하여 적당한 전기투석률을 허용하도륵 충분히 전도해야 한다. 대표적인 형태는 암모니아가 합성된 팔라듐이 있는 암모니아 도금 용액이지만, 다른 형태의 팔라듐 도금 용액도 유용하다. 여기에 인용된 스타팅 팔라듐 디아민 화합물은 스타팅 로우 물질로 사용될 수 있으며, Pd(NH3)4Cl2가 양호한 스타팅 물질이다. 음극액 격실(5)은 수성 용액에 수산기 음이온을 공급하는 적당한 음극액을 함유한다. 약하고 강한 베스를 포함한 다양한 베스가 유용하다. 그러한 음극액은 KOH, NaOH, NH4OH2를 포함하며, 그중에 NaOH 및 KOH가 양호하다. 베스 음이온의 농도는 높거나 또는 음이온의 역 이동을 방지하기 위해 로우 물질 음이온 농도보다 높아야 한다. 양극액 격실(3)은 적당한 양극액으로 충전되며, 이 양극액은 알칼리성이거나 중성으로 될 수 있으며 그리고 반투과막을 통해 생성물 격실로부터의 음이온 이동을 허용할 것이다.
수산 이온이 전기투석 공정에 사용되기 때문에, 양극 용액은 수산 이온을 포함하는 것이 양호하며 염기성수성 용액이다. 적당한 양극액은 KOH, NaOH, Na2SO4, Na2NO3, K2NO3를 포함하며, NaOH 및 KOH는 pH 8 또는 그 이상인 것이 양호하다. 양극액의 양이온은 팔라듐 전기 도금 베스에서 완충제로 이용된 양이온과 같다. 예컨대, 만일 인산 칼륨 완충제 시스템이 베스에 사용된다면, 수산와 칼륨은 양극 용액에사용되는 것이 양호하다.
양호한 실시예에서, 절차는 스타팅 로우 물질로서 Pd(NH3)4Cl2를 이용하여 설명되었다. PD(NH3)4 +2이온 및 Cl-의 형태가 양호한 이러한 용액은 OH2이온을 가진 용액에 염화 이온을 바꾸기 위해 음이온 교환기에 노출된 배치 방법이나 연속 방법이 사용될 수 있다. 전기투석 공정은 아민 수산화물로 변화될 용액을 통해 양극에서 음극으로 통과하는 전류를 포함한다. 각각 양 음극(8,9)에 포텐셜(potential)을 적용할때, OH-음이온은 음극액 격실(5)로부터 생성물 격실(4)로 전기투석 공정에 의해 음이온 선택 반투과성 막(7)을 통해 이동하며, Cl-음이온은 로우 용액의 팔라듐 복합물로부터 양극액 격실(3)내로 막(6)을 통해 동시에 이동한다.
본 발명에 따라, 양극과 음극 사이의 간격은 5cm 보다 커서는 안되며, 3cm 또는 더 작은 것이 가장 양호하다. 이것은 음극과 양극 사이의 경로의 저항을 감소시키며, 투석에 필요한 포텐셜을 감소시키고 그리고 용액의 과열(overheating)을 방지하여, 냉각할 필요없이 낮은 처리 온도의 이용을 허용한다. 이러한 요구때문에, 생성물 격실에서 스타팅 용액의 체적은 또한 작게될 것이며, 매우 짧은 시간에 팔라듐 아민 이산화물로 로우 물질이 전환된다. 생성물 격실로부터의 합성 용액을 제거하기 위해 그리고 새로운 로우 물질을 셀에 다시 넣기 위해 공정의 빈번한 중지를 회피하기 위해, 장치는 저장 탱크(15,16,17)들을 포함하며, 그 각각은 셀의 관련 격실보다 체적이 매우 크다.
각 저장 탱크는 각각 개별 파이프 및 펌프 시스템(18,19,20)에 의해 셀의 관련 격실에 연결된다. 각 탱크는 관련 격실의 용액과 동일한 용액으로 충전된다. 용액은 펌프(21,22,23)의 수단에 의해 각 파이프 및 펌프 시스템(18,19,20)에서 격실을 통해 순환된다. 용액은 바닥에서 각 격실내로 도입되며 격실의 상부에서 빠져나간다. 그대신에 유입 및 유출은 격실의 상부에서 이뤄질 것이다. 바닥에서 유출은 가능하지만, 전기투석의 결과로 용액의 상부에서 알맞은 양의 거품 형성 때문에 실용적이지 못하며, 공정의 효율 감소를 방지하기 위해 거품은 빼내진다. 또한, 각각의 탱크에는 필요한 만큼 소비 또는 재처리 용액의 이동을 위해 각각에 배출 밸브(24,25,26)들이 제공된다.
예중의 실시예에서, 생성물 격실(4) 및 탱크(16)는 65 내지 75g/ℓ염화물을 함유하고 pH 7.5 내지 9.0의 수성 용액 Pd(NH3)4Cl2로 충전된다. 음극액 격실(5) 및 탱크(17)는 2.0 내지 3.0M의 NaOH 용액으로 그리고 양극액 격실(3) 및 탱크(15)는 2.0 내지 3.0M의 NaOH 용액으로 충전된다. 생성물 격실내에 염화물 함유량 약 5 내지 10g/ℓ양호하게는 8 내지 10g/ℓ수치로 떨어질 때까지 전기투석은 실행된다. 동시에, 양극액 격실내에 염화물 함유량은 0과 더적은 0.01M 사이에서부터 1M 이상까지 상승한다. 양극액, 예컨대 35g/ℓ에서 높은 염화 수치에서, 양극액은 가성 용액의 새로운 배치로 대체해야 한다.
대표적으로, 생성물 격실(4) 및 저장 탱크(16)에서 염화 함유량이 65 내지 75g/ℓ에서부터 5 내지 10g/ℓ양호하게 8 내지 10g/ℓ까지 떨어질 때까지 공정은 계속된다. 로우 용액의 전기투석은 완성되지 않는데, 즉 최종 생성물에서 염화 이온이 완전히 제거되지 않는다. 따라서, 용액이 탱크(16)로부터 빠져나왔을때, 용액은 염화 함유물 팔라듐 디아민 화합물중 작은부분 6 내지 15의 중량 퍼센트가 있는 팔라듐 디아민 수산화물로 될 것이다. 염화 함유량의 이러한 감소 제한은 공정 효율 감소를 방지하기에 바람직하다. 로우용액에서 염화 함유물이 완전히 제거되지 않는한, 전기투석에 필요한 충분한 투석 작용을 제공하며 공정율은 높게 된다. 5g/ℓ 또는 더 낮은 염화 치수는, 그러한 수치에서 OH 이온은 생성물 밋 양극액 격실은 분리한 박막(6)에 대하여 이송된 현저한 종류이다. 이것은 정상 상태를 설정하며, OH 이온의 동등한 량은 동시에 양 박막(6,7)에 대하여 이송된다. 그러한 조건은 공정이 제로 효율로 되며 회피해야 한다. 부가적으로 팔라듐 아미노 수산화 용액이 도금 베스에 사용될때, 로우 용액 생성물에서 낮은 염화 함유량은 전기 도금 셀에 설정된 염화물을 회피하기에 충분한 반면, 전기 도금을 위한 충분한 투석 작용이 제공된다.
본 발명에 따른 공정의 양호한 실시예의 예증이 아래 예 1에 기재되어 있다. 이러한 실시예는 예 2 내지 예 4에 기재된 다양한 형태의 공정과 비교된다. 후자의 실시예는 전극 사이의 간격 및 본 발명을 실행하는데 중요한 공정의 온도와 같은 요인에서 차이가 있다. 모든 실시예는 배치 생성물을 기초로 한다.
예 1
공정 설계 매개변수
박막 (Membrane) TOSFLEX1E-SF 34-18
박막 면적 : 100cm2
양극 면적 : 100cm2
음극 면적 : 100cm2
양극-음극 거리 : 3cm
양극액 량 : 100ml(셀밖에서)
음극액 량 : 100ml(셀내에서)
100ml(셀내에서)
생성물 량 : 100ml(셀내에서)
100ml(셀내에서)
일반적 공정 성질 :
전류 : 20A
전압 : 6±1V
공정온도 :
양극 격실 : 36℃
음극 격실 : 36℃
생성물격실 : 36℃
냉각 필요성이 없음.
로우 용액 스타팅 염화물 레벨 : 65-75gpl
염화물 레벨이 10gpl까지 진행되는 동안에 공정 : 4시간/l
공정 효율 : 60-70%
생성물 농도 : 99-10lgpl Pd
생성물 안정성 : 3개월이상(솔리드가 관측되지 않음)
박막 활용: 200 oz/SF막 이상
높은 효율, 낮은 온도 및 낮은 전압의 조합은 셀의 우수한 실행으로 귀착된다. 셀은 200ASF와 일치하는 전체 200암페어에서 최적 상태로 작동한다. 100ASF 및 50ASF와 같은 낮은 전류 밀도가 용액을 냉각할 필요없이 각각 낮은 작동 온도 30℃ 및 28℃를 허용하지만, 각각 8시간 및 16시간과 같은 긴 공정 시간으로 귀착된다. 그러나, 낮은 작동 온도 때문에, 연장된 공정 기간은 생성물 품질에 영향을 미치지 않는다.
비교를 위해서, 상업적으로 수용 가능한 공정을 얻기 위해 그리고 안정한 생성물을 제조하기 위해 필요한 상세한 설계치와 맞지 않는 세개의 비교용 공정 예가 아래에 비교를 위해 기재되어 있다.
예 2
(비교)
공정 설계 매개변수
박막(Membrane) TOSFLEX1E-SF 34-18
박막 면적 : 100cm2
양극 면적 : 100cm2
음극 면적 : 100cm2
양극-음극 거리 : 7cm
양극액 량(2M KOH) : 1000ml
100ml(셀밖에서)
음극액 량: 100ml(셀내에서)
100ml(셀밖에서)
생성물 량 : 300ml(셀내에서)
4000ml(셀밖에서)
일반적 공정 성질 :
전류 : 20A
전압 : 9±1V
공정온도 :
양극 격실 : 45℃
음극 격실 : 60℃
생성물 격실 : 56℃
냉각 필요성이 있음. 냉각은 글래스 코일/냉각수 시스템으로 유지 격실(셀밖에서) 내에서 수행함.
로우 용액 스타팅 염화물 레벨 : 65-75gpl
염화물 레벨이 10gpl까지 진행되는 동안에 공정 : 8시간/1
공정 효율 : 55%
생성물 농도 : 101gpl Pd
생성물 안정성 : 1 내지 5일(솔리드의 형성)
박막 활용 : 10 oz/SF막
전극 사이의 거리를 크게 하고 그리고 생성물 셀의 크기를 크게 하는 것을 제외하고, 이 실시예는 예 1의 것과 유사한 공정 요인하에서 진행되었다. 전극들 사이의 보다 큰 거리는 생성물 격실의 보다 큰 체적 및 스타팅 전압을 더 높이는데 필요하다. 이것은 냉각에 필요한 작동 온도를 높이고 그리고 낮은 공정 효율, 낮은 생성물 안정도 및 박막 이용률이 낮게 된다.
예 3
(비교)
공정 설게 매개변수
박막(Membrane) ESC-7001
박막 면적 : 150cm2
양극 면적 : 100cm2
음극 면적 : 100cm2
양극-음극 거리 : 7cm
양극액 량(2M KOH) : 250ml
음극액 량(2M KOH): 1000ml
생성물 량 : 500ml
일반적 공정 성질 :
전류 : 20A
전압 : 9±1V
공정온도 :
양극 격실 : 45℃
음극 격실 : 60℃
생성물 격실 : 56℃
냉각 필요성이 있음. 냉각은 글래스 코일/냉각수 시스템으로 유지 격실(셀밖에서) 내에서 수행함.
로우 용액 스타팅 염화물 레벨 : 65-75gpl
염화물 레벨이 10gpl까지 진행되는 동안에 공정 : 8시간/l
공정 효율 : 90%
생성물 농도 : 101gpl Pd
생성물 안정성 : 1 내지 5일(솔리드의 형성)
박막 활용 : 10 oz/SF막
비록 높은 효율이 순간적으로 성취되었을 지라도, 박막은 제1가동 동안에 유연해지고 주름이 생긴다. 팔라듐 금속의 부착물의 약해진 박막 및 작동 효율내에서 감소된다. 박막은 재사용할 수 없다. 이 박막은 미합중국, 14051 뉴욕, 이스트 암허스트, 소재의 전기투석 주식회사(Electrosynthesis Company Incorporated)로부터 상용 입수 가능한 비플루오르화 메타크릴산 박막이다.
예 4
공정 설계 매개변수
박막(Membrane) TOSFLEX1E-SF4
박막 면적 : 150cm2
양극 면적 : 100cm2
음극 면적 : 100cm2
양극-음극 거리 : 7cm
양극 액량(2M KOH) : 250ml
음극 액량(2M KOH) : 1000ml
생성물 량 : 500ml
일반적 공정 성질 :
전류 : 20A
전압 : 9±1V
공정온도 :
양극 격실 : 45℃
음극 격실 : 60℃
생성물 격실 : 56℃
냉각 필요성이 있음. 냉각은 글래스 코일/냉각수 시스템으로 유지 격실(셀밖에서) 내에서 수행함.
로우 용액 스타팅 염화물 레벨 : 65-75gpl
염화물 레벨이 10gpl까지 진행되는 동안에 공정 : 8시간/1
공정 효율 : 55%
생성물 농도 : 101gpl Pd
생성물 안정성 : 1 내지 5일(솔리드의 형성)
박막 활용 : 10 oz/SF막
예 4에서, 5 내지 6시간 동안 세개의 배치를 생산한 후에, 전압은 18V를 초과했다. 박막 활성기 대부분은 제거되었고, 박막 저항은 0.2볼트에서 2볼트 이상까지 상승되어 전체 셀전압을 증가시켰다. 따라서, 비록 박막이 오랜 시간 동안 사용되었지만, 초과열을 포함한 셀 설계 효율은 짧고 비효율적인 셀 작동이 되었다.
도금 베스에 사용하기 위한 보충 용액은 아민 수산화 화합물을 제외하고 다른성분을 포함할 수 있다. 대표적인 물질은 완충제, 표면 조절 화합물, 전도 소금 등이 될 수 있다. 대체로, 용액은 상기 언급한 팔라듐 디아민 수산화 화합물을 필수적으로 포함할 것이다. 비륵 이러한 화합물이 전기 도금 공정에 사용하기에 적당히 보일자라도, 적당한 상황하에서 전해조, 감지성 용액 등에 팔라듐을 공급하는데 이용될 것이다.

Claims (15)

  1. 수산화 이온을 함유한 용액에 음극액 격실을 설치하는 단계와, 전류가 음극과 양극 사이를 지나갈때 양극액 격실내로 침투할 수 있는 팔라듐 아민 이온과 음이온을 함유한 로우 스타팅 물질에 생성물 격실을 설치하는 단계와, 로우 용액으로 부터 음이온을 용이하게 흡수하는 용액에 양극액 격실을 설치하는 단계를 포함하며, 양극액 격실, 음극액 격실 및 박막에 의해 음극액 격실과 양극액 격실로부터 분리된 생성물 격실을 구비하고, 음극액 및 양극액 격실에 위치된 양극 및 음극이 있는 전기 투석 셀에서 팔라듐 수산화 화합물을 합성하는 방법에 있어서, 플루오로화된 음이온 선택 투과성 막을 사용하는 단계와, 음극봉 및 양극봉이 서로로부터 5cm 또는 그 이하의 거리로 이격되어도록 각각의 막에 인접하여 양극봉 및 음극봉을 배치하는 단계와, 용액의 빙점 온도 이상으로부터 40℃까지의 범위내로 공정 온도를 유지하는 단계와, 500ASF보다 적은 전류 밀도와 50 내지 90퍼센트 범위의 전류 효율로 전기투석을 유도하는 단계인 것을 특징으로 하는 팔라듐 수산화 화합물의 전기 합성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전기 분해는 200ASF 도는 그보다 적은 전류 밀도로 유지되는 것을 특징으로 하는 팔라듐 수산화 화합물의 전기 합성 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 음극봉 양극봉 사이에 거리가 3cm인 것을 특징으로 하는 팔라듐 수산화 화합물의 전기 합성 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 온도는 36℃인 것을 특징으로 하는 팔라듐 수산화합물의 전기 합성 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스타팅 로우 용액은 팔라듐 아민 합성물로부터 선취되는 것을 특징으로 하는 팔라듐 수산화 화합물의 전기 합성 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 로우 물질은 Pd(NH3)2Cl2, Pd(NH3)2Br2, Pd(NH3)2I2, Pd(NH3)2SO4, 및 Pd(NH3)2(NO3)2로 구성된 기(group)로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 팔라듐 수산화 화합물의 전기 합성 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 로우 물질은 Pd(NH3)4Cl2인 것을 특징으로 하는 팔라듐 수산화 화합물의 전기 합성 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 음극액은 KOH, NaOH 및 NH4OH로 구성된 기로부터 선택되는 용액을 함유하는 적어도 한개의 수산기를 포함하고 적어도 8pH를 가지며, 상기 양극액은 KOH, NaOH, Ha2SO4, Na2SO3및 K2NO3로 구성된 기로부터 선택되는 적어도 한개의 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 팔라듐 수산화 화합물의 전기 합성 방법.
  9. 제8항에 있어서, 적어도 상기 음극액은 KOH와 NaOH의 적어도 한개를 포함하는 것을 특징으로 하는 팔라듐 수산화 화합물의 전기 합성 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 양극액은 적어도 8pH를 가지는 것을 특징으로 하는 팔라듐 수산화 화합물의 전기 합성 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 음극액은 NaOH를 포함하며, 상기 로우 물질은 Pd(NH3)4Cl2를 포함하여, 상기 양극액은 NaOH를 포함하여, 상기 음극봉과 양극봉은 서로로부터 3cm의 거리로 이격되고 6±1V의 포텐셜과 20mA의 전류가 음극과 양극 사이에 적용되는 것을 특징으로 하는 팔라듐 수산화 화합물의 전기 합성 방법.
  12. 제11항에 있어서, 생성물 격실내에 염화 이온의 농도가 원래량의 6 내지 15중량 퍼센트의 범위내로 강하될 때 전기특성이 단절되는 것을 특징으로 하는 팔라듐 수산화 화합물의 전기 합성 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 로우 물질은 65-75g/ℓ 염화물을 개시적으로 함유하고, 생성물 격실내의 염화물의 레벨이 5-10g/ℓ의 염화물까지 강하될때 공정이 단절되는 것을 특징으로 하는 팔라듐 수산화 화합물의 전기 합성 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 공정은 생성물 격실내의 염화물의 레벨이 8-10g/ℓ까지 강하될 때 단절되는 것을 특징으로 하는 팔라듐 수산화 화합물의 전기 합성 방법.
  15. 제1항에 있어서, 처리되는 액체량은 외측 유지 탱크에 각각의 격실을 제공하고 각각의 격실과 그 유지 탱크 사이에 용액을 순환하여 증가되는 것을 특징으로 하는 팔라듐 수산화 화합물의 전기 합성 방법.
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