RU2448044C2 - Способ получения нанодисперсного порошка гексаборида иттрия - Google Patents
Способ получения нанодисперсного порошка гексаборида иттрия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2448044C2 RU2448044C2 RU2009129859/05A RU2009129859A RU2448044C2 RU 2448044 C2 RU2448044 C2 RU 2448044C2 RU 2009129859/05 A RU2009129859/05 A RU 2009129859/05A RU 2009129859 A RU2009129859 A RU 2009129859A RU 2448044 C2 RU2448044 C2 RU 2448044C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- yttrium
- powder
- hexaboride
- chloride
- nanodispersed
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при изготовлении катодов генераторных и электронных устройств. Нанодисперсный порошок гексаборида иттрия получают электролизом расплава, содержащего, мольн.%: хлорид натрия - 50,0, хлорид калия - 30,0, хлорид иттрия - 15,0 и фторборат калия - 5,0, при плотности тока 2,5-5,0 А/см2, температуре 700-750°С в течение 30-40 мин. После полного остывания расплава боридно-солевую грушу отмывают и сушат. Удельная поверхность полученного гексаборида иттрия 30,0-43,5 м2/г, размер частиц 0,5-40 нм. Сокращается время процесса, повышается чистота продукта. 3 пр.
Description
Изобретение относится к электрохимическому синтезу соединений иттрия и может быть использовано для получения нанодисперсного чистого порошка гексаборида иттрия, обладающего развитой поверхностью, полупроводниковыми свойствами. Гексаборид иттрия применяется в качестве катода для мощных генераторных устройств, успешно заменяя металлические, а также в разборных системах различных электронных устройств.
Известен способ получения гексаборида иттрия прямым синтезом из иттрия и бора [Lundstrom Т. Structural studies of the solid solubility of transition metals in β-rhombohedral boron. - J. Less-Common Metals. 1973, vol.6, p.299-305]. Недостатком этого способа является низкий выход продукта. Способ термического восстановления оксидов и хлоридов иттрия и бора гидридом лития [Камарзин А.А., Соколов В.В., Зеленин Ю.М., Стонога Ю.А. Способ получения боридов редкоземельных металлов. Патент №2123975] характеризуется высокими температурами процесса, кроме того, получается крупнозернистые продукты.
Наиболее близким к предлагаемому методу является способ получения боридов редкоземельных металлов и иттрия путем электролиза расплава, содержащего криолит и бораты натрия с добавкой гидроксида и карбоната натрия по патенту US 3902973 А, кл. С25В 1/00, 1975. Температура процесса 900-1100°С. Недостатком прототипа является более высокая температура, низкая скорость синтеза, а также крупнозернистые частицы продукта.
Задачей, поставленной авторами изобретения, является повышение дисперсности порошка, повышение скорости процесса и чистоты целевого продукта, а также снижение температурных режимов процесса.
В основе ВЭС нанопорошков гексаборидов иттрия лежат многоэлектронные электрохимические процессы совместного выделения иттрия и бора на катоде и их последующим взаимодействием на атомарном уровне с образованием наноразмерных порошков. В виду того, что взаимодействие компонентов на катоде происходит практически на атомарном уровне (кластеров), то уменьшение размеров наночастиц твердосплавной композиции ведет к увеличению доли поверхностной энергии и, следовательно, к снижению температуры (практически на 200-400°С) взаимодействия иттрия с компонентами расплава с образованием гексаборидов. Возможность применения расплавленных солей для получения редкоземельных элементов и их сплавов подтверждена многими исследователями.
Процесс проводится в трехэлектродной ячейке в электропечи при 700-750°С. Анодом и одновременно контейнером для расплава служит стеклоуглеродный тигель. В качестве электрода сравнения используется платиновый электрод, скрученный в спираль, площадь которого более чем на порядок превышал площадь катода или стеклоуглеродный электрод. Рабочий электрод - вольфрамовый стержень. Синтез происходит в атмосфере очищенного и осушенного аргона, ячейка закрыта герметично.
При достижении рабочей температуры 700-750°С в расплав фонового электролита - смесь хлоридов натрия и калия - добавляют хлорид иттрия, а затем фторборат калия. Электролиз осуществляют в атмосфере аргона в гальваностатическом режиме при плотности катодного тока 2,5-5,0 А/см2. Выход по току 85-90%.
Нанодисперсные порошки гексаборида иттрия получаются при плотностях тока 2,5-5,0 А/см2. При низких концентрациях фторбората получается диборид иттрия. Если концентарация фторбората слишком высокая, то в процессе электролиза получается смесь различных боридов, и свободный бор.
Процесс электросинтеза можно представить в виде последовательных стадий:
- выделение более электроположительного компонента (бор);
- выделение более электроотрицательного компонента (иттрий) на предварительно выделенном боре;
- взаимная диффузия иттрия и бора с образованием соединения YB6.
Пример 1. Процесс получения нанодисперсного порошка гексаборида
иттрия осуществляют в расплавленной смеси KCl-NaCl. Температура 700°С. Катод - вольфрамовый стержень диаметром 0,4 см. Анод - стеклоуглеродный тигель. Плотность тока 2,5 А/см2. Продолжительность электролиза составляет 40 мин, после чего из расплава вынимают боридно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры боридно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой, и раствором 1 н. NH4OH. После чего порошок борида иттрия высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°С. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из гексаборида иттрия YB6 и небольшого количества диборида иттрия YB2 до 10%. По данным сканирующего зондового микроскопа размер частиц 5-40 нм.
Пример 2. Процесс получения нанодисперсного порошка гексаборида иттрия осуществляют в расплавленной смеси KCl - NaCl. Температура 700°С. Катод - вольфрамовый стержень диаметром 0,4 см. Анод - стеклоуглеродный тигель. Плотность тока 3,5 А/см2. Продолжительность электролиза составляет 30 мин, после чего из расплава вынимают боридно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры боридно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой, и раствором 1 н. NH4OH. После чего порошок гексаборида иттрия высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°С. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из гексаборида иттрия YB6. Выход по току 87-92%. Размер частиц по данным сканирующего зондового микроскопа - 1-25 нм.
Пример 3. Процесс получения нанодисперсного порошка гексаборида иттрия осуществляют в эквимольном расплаве KCl-NaCl. Температура 750°С. Катод - вольфрамовый стержень диаметром 0,4 см. Анод - стеклоуглеродный тигель. Плотность тока 5,0 А/см2. Продолжительность электролиза составляет 40 мин, после чего из расплава вынимают боридно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры боридно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой, и раствором 1 н. NH4OH. После чего порошок гексаборида иттрия высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°С. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из гексаборида иттрия YB6. Выход по току 80-83%. Удельная поверхность порошка - 41,0-43,5 м2/г. Размер частиц по данным сканирующего зондового микроскопа - 0,5-10 нм.
Технический результат изобретения заключается в возможности получения нанодисперсного порошка гексаборида иттрия с размерами частиц 0,5-40 нм и в повышении скорости получения (синтеза) в два раза (продолжительность электролиза 30-40 мин), и чистоты целевого продукта, а также снижение температурных режимов процесса.
Claims (1)
- Способ получения нанодисперсного порошка гексаборида иттрия, включающий электролиз расплава с последующей отмывкой и сушкой, отличающийся тем, что электролиз ведут при плотности тока 2,5-5,0 А/см2, температуре процесса 700-750°С, продолжительности процесса 30-40 мин и при следующем соотношении компонентов, мол.%:
хлорид натрия 50,0 хлорид калия 30,0 хлорид иттрия 15,0 фторборат калия 5,0
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009129859/05A RU2448044C2 (ru) | 2009-08-03 | 2009-08-03 | Способ получения нанодисперсного порошка гексаборида иттрия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009129859/05A RU2448044C2 (ru) | 2009-08-03 | 2009-08-03 | Способ получения нанодисперсного порошка гексаборида иттрия |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009129859A RU2009129859A (ru) | 2011-02-10 |
RU2448044C2 true RU2448044C2 (ru) | 2012-04-20 |
Family
ID=46032747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009129859/05A RU2448044C2 (ru) | 2009-08-03 | 2009-08-03 | Способ получения нанодисперсного порошка гексаборида иттрия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2448044C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2722753C1 (ru) * | 2019-12-25 | 2020-06-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Электрохимический способ получения микродисперсных порошков гексаборидов металлов лантаноидной группы |
RU2818277C1 (ru) * | 2023-03-17 | 2024-04-27 | Ганьчжоу Чэньгуан Рэа Эртс Нью Мэтириэл Ко., Лтд. | Вольфрамовый электрод для электролиза солевого расплава для получения редкоземельных металлов и способ его изготовления |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3902973A (en) * | 1973-10-04 | 1975-09-02 | Us Interior | Electrolytic preparation of lanthanide and actinide hexaborides using a molten, cryolite-base electrolyte |
US5176890A (en) * | 1987-11-26 | 1993-01-05 | Rhone-Poulenc Chimie | Preparation of rare earth borides |
RU2123975C1 (ru) * | 1997-09-05 | 1998-12-27 | Институт неорганической химии СО РАН | Способ получения боридов редкоземельных металлов |
-
2009
- 2009-08-03 RU RU2009129859/05A patent/RU2448044C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3902973A (en) * | 1973-10-04 | 1975-09-02 | Us Interior | Electrolytic preparation of lanthanide and actinide hexaborides using a molten, cryolite-base electrolyte |
US5176890A (en) * | 1987-11-26 | 1993-01-05 | Rhone-Poulenc Chimie | Preparation of rare earth borides |
RU2123975C1 (ru) * | 1997-09-05 | 1998-12-27 | Институт неорганической химии СО РАН | Способ получения боридов редкоземельных металлов |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2722753C1 (ru) * | 2019-12-25 | 2020-06-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Электрохимический способ получения микродисперсных порошков гексаборидов металлов лантаноидной группы |
RU2818277C1 (ru) * | 2023-03-17 | 2024-04-27 | Ганьчжоу Чэньгуан Рэа Эртс Нью Мэтириэл Ко., Лтд. | Вольфрамовый электрод для электролиза солевого расплава для получения редкоземельных металлов и способ его изготовления |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009129859A (ru) | 2011-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hu et al. | Electrochemical deposition of carbon nanotubes from CO 2 in CaCl 2–NaCl-based melts | |
JP4765066B2 (ja) | シリコンの製造方法 | |
Xiao et al. | Up-scalable and controllable electrolytic production of photo-responsive nanostructured silicon | |
CN113371693A (zh) | 一种钴氮共掺杂的三维结构碳材料及其制备方法、应用 | |
CN1479810A (zh) | 金属间化合物 | |
CN106967998B (zh) | 以氧化锂为原料近室温电沉积制备Al-Li母合金的方法 | |
CN108212194A (zh) | 一种氮掺杂碳包镍复合纳米碳电解水催化剂及其制备方法 | |
CN105197952A (zh) | 纳米单晶硼化镧的制备及其在电镜灯丝制备中的应用 | |
Zhuk et al. | Silicon electrodeposition from chloride–fluoride melts containing K2SiF6 and SiO2 | |
CN106395843A (zh) | 六硼化镧纳米粉体的制备方法及应用 | |
CN110562982B (zh) | 一种纳米碳化二钨颗粒及其制备方法和应用 | |
Haarberg et al. | Electrodeposition of iron from molten mixed chloride/fluoride electrolytes | |
RU2448044C2 (ru) | Способ получения нанодисперсного порошка гексаборида иттрия | |
CN1827266A (zh) | 一种纳米镍粉的制备方法 | |
Zhou et al. | Preparation of low-oxygen Ti powder from TiO2 through combining self-propagating high temperature synthesis and electrodeoxidation | |
RU2692759C1 (ru) | Свинцово-углеродный металлический композиционный материал для электродов свинцово-кислотных аккумуляторов и способ его синтеза | |
CN104213154B (zh) | 利用氧化镁为原料电解制备镁合金的方法 | |
Fang et al. | Formation of Si nanowires by the electrochemical reduction of SiO 2 with Ni or NiO additives | |
RU2539593C1 (ru) | Электрохимический способ получения порошка гексаборида кальция | |
Liu et al. | A novel preparation of Zr–Si intermetallics by electrochemical reduction of ZrSiO 4 in molten salts | |
Chen et al. | Integrating preparation of borides and separation of alkaline-and rare-earth ions through an electrochemical alloying approach in molten salts | |
CN112126949B (zh) | 一种多主元合金纳米颗粒的热震荡制备方法及其应用 | |
RU2389684C2 (ru) | Электролитический способ получения наноразмерных порошков гексаборида неодима | |
Kamaludeen et al. | LaB 6 crystals from fused salt electrolysis | |
Wang et al. | Branched twinned Au nanostructures: facile hydrothermal reduction fabrication, growth mechanism and electrochemical properties |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120804 |