RU2466090C1 - Electrolytic method of producing ultrafine cerium hexaboride powder - Google Patents

Electrolytic method of producing ultrafine cerium hexaboride powder Download PDF

Info

Publication number
RU2466090C1
RU2466090C1 RU2011119429/07A RU2011119429A RU2466090C1 RU 2466090 C1 RU2466090 C1 RU 2466090C1 RU 2011119429/07 A RU2011119429/07 A RU 2011119429/07A RU 2011119429 A RU2011119429 A RU 2011119429A RU 2466090 C1 RU2466090 C1 RU 2466090C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cerium
potassium
synthesis
eutectic
hexaboride
Prior art date
Application number
RU2011119429/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Хасби Билялович Кушхов (RU)
Хасби Билялович Кушхов
Радина Аслановна Мукожева (RU)
Радина Аслановна Мукожева
Мадзера Кадировна Виндижева (RU)
Мадзера Кадировна Виндижева
Азиза Суфияновна Узденова (RU)
Азиза Суфияновна Узденова
Мурат Рамазанович Тленкопачев (RU)
Мурат Рамазанович Тленкопачев
Азида Хасановна Абазова (RU)
Азида Хасановна Абазова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова
Priority to RU2011119429/07A priority Critical patent/RU2466090C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2466090C1 publication Critical patent/RU2466090C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to electrolytic methods of producing pure cerium hexaboride. The cerium source used is 1-4 wt % anhydrous cerium chloride, the boron source is 1-3 wt % potassium fluoroborate and the background electrolyte is a eutectic mixture of potassium, sodium and cerium chlorides, which makes up the balance amount. Synthesis of ultrafine cerium hexaboride powder takes place via electrolysis from a eutectic melt of KCl-NaCl-CsCl, which contains cerium chloride and potassium fluoroborate.
EFFECT: invention enables to obtain a pure end product owing to good solubility of the eutectic background electrolyte in water and reducing power consumption by reducing synthesis temperature.
2 cl

Description

Изобретение относится к электролитическим способам получения чистого гексаборида церия.The invention relates to electrolytic methods for producing pure cerium hexaboride.

Наиболее близким является способ получения гексаборида церия электролизом расплавленных сред [Самсонов Г.В. Тугоплавкие соединения редкоземельных металлов, Изд-во «Металлургия». М. 1964, стр.53-55]. Электролиз осуществляют в графитовых тиглях, служащих одновременно анодом; катод изготовляют из графита или молибдена. В состав ванны для электролиза входят окислы редкоземельных металлов и борный ангидрид с добавками фторидов щелочных и щелочноземельных металлов для снижения температуры и вязкости ванны. Температура электролиза смесей составляет 950-1000°С, напряжение на ванне 8,5÷12 В, плотность тока 2,5÷2,6 А/см2. Состав ванны для получения гексаборида церия:The closest is a method of producing cerium hexaboride by electrolysis of molten media [G. Samsonov Refractory compounds of rare earth metals, Publishing House "Metallurgy". M. 1964, pp. 53-55]. Electrolysis is carried out in graphite crucibles, which simultaneously serve as an anode; the cathode is made of graphite or molybdenum. The composition of the bath for electrolysis includes oxides of rare earth metals and boric anhydride with the addition of alkali and alkaline earth metal fluorides to reduce the temperature and viscosity of the bath. The electrolysis temperature of the mixtures is 950-1000 ° C, the voltage on the bath is 8.5 ÷ 12 V, the current density is 2.5 ÷ 2.6 A / cm 2 . The composition of the bath to obtain cerium hexaboride:

СеO2+2В2O3+CeF2 CeO 2 + 2B 2 O 3 + CeF 2

или 1/3СеО22О3+CaF2 or 1 / 3СеО 2 + В 2 О 3 + CaF 2

или 1/10CeO2+2B2O3+MgO+MgF2 or 1 / 10CeO 2 + 2B 2 O 3 + MgO + MgF 2

Как отмечается [Самсонов Г.В. Тугоплавкие соединения редкоземельных металлов, Изд-во «Металлургия». М. 1964, стр.53-55], получение индивидуальной боридной фазы практически невозможно или очень затруднено. Недостатками способа являются высокая температура синтеза и сложность отделения целевого продукта от расплавленного электролита из-за низкой растворимости боратов и фторидов, загрязнение побочными продуктами, в частности боратами.As noted [G. Samsonov Refractory compounds of rare earth metals, Publishing House "Metallurgy". M. 1964, pp. 53-55], obtaining an individual boride phase is practically impossible or very difficult. The disadvantages of the method are the high synthesis temperature and the difficulty of separating the target product from the molten electrolyte due to the low solubility of borates and fluorides, contamination by-products, in particular borates.

Задачей изобретения является получение чистого ультрадисперсного порошка гексаборида церия, повышение скорости синтеза целевого продукта из расплавленного электролита и экономии электроэнергии за счет снижения температуры синтеза.The objective of the invention is to obtain a pure ultrafine powder of cerium hexaboride, increasing the synthesis rate of the target product from the molten electrolyte and saving electricity by reducing the synthesis temperature.

Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют совместное электровыделение церия и бора из галогенидного расплава на катоде и их последующее взаимодействие на атомарном уровне с образованием ультрадисперсных порошков гексаборида церия. Процесс осуществляется в трехэлектродной кварцевой ячейке в атмосфере очищенного и осушенного аргона, где катодом служат серебряный и стеклоуглеродный стержни; электродом сравнения - стеклоуглеродная пластина; анодом и одновременно контейнером - стеклоуглеродный тигель. Синтез ультрадисперсного порошка гексаборида церия проводят посредством потенциостатического электролиза из эвтектического расплава KCl-NaCl-CsCl, содержащего хлорид церия и фторборат калия при потенциалах от -2,0 до -3,0 В относительно стеклоуглеродного электрода сравнения и температуре 550°±10°С и при плотностях тока от 0,1 до 1,0 А/см2. Оптимальная продолжительность ведения процесса электролиза составляет 50÷60 мин. Полученную катодно-солевую группу отмывают от фторида церия фторидом калия.The essence of the invention lies in the fact that they carry out the joint electrowinning of cerium and boron from a halide melt at the cathode and their subsequent interaction at the atomic level with the formation of ultrafine powders of cerium hexaboride. The process is carried out in a three-electrode quartz cell in an atmosphere of purified and dried argon, where silver and glass-carbon rods serve as the cathode; reference electrode - glassy carbon plate; anode and at the same time a container - a glassy carbon crucible. The ultrafine cerium hexaboride powder is synthesized by means of potentiostatic electrolysis from a KCl-NaCl-CsCl eutectic melt containing cerium chloride and potassium fluoroborate at potentials from -2.0 to -3.0 V relative to a glassy carbon reference electrode and a temperature of 550 ° ± 10 ° C and at current densities from 0.1 to 1.0 A / cm 2 . The optimal duration of the electrolysis process is 50 ÷ 60 minutes The resulting cathode-salt group is washed from cerium fluoride with potassium fluoride.

В качестве источника церия используют безводный хлорид церия, источника бора - фторборат калия, фонового электролита - эвтектическую смесь хлоридов калия, натрия и цезия при следующем соотношении компонентов, мас.%:Anhydrous cerium chloride is used as a source of cerium, potassium fluoroborate, a source of boron, and a background eutectic mixture of potassium, sodium, and cesium chlorides are used in the following ratio, wt.%:

хлорид церия 1,0÷4,0;cerium chloride 1.0 ÷ 4.0;

фторборат калия 1,0÷3,0;potassium fluoroborate 1.0 ÷ 3.0;

остальное: эвтектическая смесь хлоридов калия, натрия и цезия.the rest: a eutectic mixture of potassium, sodium and cesium chlorides.

Выбор компонентов электролитической ванны произведен на основании термодинамического анализа и кинетических измерений совместного электровыделения церия и бора из галогенидных расплавов. Хлорид церия и фторборат калия являются достаточно низкоплавкими и хорошо растворимыми в эвтектическом расплаве KCl-NaCl-CsCl. Фоновый электролит (эвтектический расплав KCl-NaCl-CsCl) выбран из следующих соображений: напряжение разложения расплавленной смеси KCl-NaCl-CsCl больше таковых для расплавов CeCl3 и KBF4, хорошая растворимость в воде.The components of the electrolytic bath were selected based on thermodynamic analysis and kinetic measurements of the combined electrowinning of cerium and boron from halide melts. Cerium chloride and potassium fluoroborate are quite low melting and well soluble in the eutectic melt KCl-NaCl-CsCl. The background electrolyte (eutectic melt KCl-NaCl-CsCl) was selected from the following considerations: the decomposition voltage of the molten KCl-NaCl-CsCl mixture is greater than that for CeCl 3 and KBF 4 melts, and it has good solubility in water.

Фазовый состав идентифицирован методом рентгенофазового анализа на дифрактометре ДРОН-6, который показал наличие только фазы СеВ6. Размер частиц порошка определяли с помощью сканирующего зондового микроскопа Solver PRO P47.The phase composition was identified by X-ray diffraction analysis on a DRON-6 diffractometer, which showed the presence of only a CeB 6 phase. The particle size of the powder was determined using a Solver PRO P47 scanning probe microscope.

Пример 1.Example 1

В стеклоуглеродный тигель объемом 40 мл помещали солевую смесь массой 31,96 г, содержащую 1,3 г СеСl3 (4,07 мас.%); 0,66 г KBF4 (2,06 мас.%); 4,869 г KСl (15,23 мас.%); 4,68 г NaCl (14,6 мас.%); 20,45 г CsCl (63,98 мас.%). Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы. По достижении рабочей температуры 550°С в расплав опускают стеклоуглеродный катод, электролиз проводят при потенциале -2,7 В относительно стеклоуглеродного электрода сравнения (плотность тока 0,5А/см2). Катодно-солевую группу, состоящую из гексаборида церия, отмывают от фторида церия фторидом калия. Размер частиц полученного порошка гексаборида церия 130-140 нм.A salt mixture weighing 31.96 g containing 1.3 g CeCl 3 (4.07 wt.%) Was placed in a 40 ml glass-carbon crucible; 0.66 g KBF 4 (2.06 wt.%); 4.869 g KCl (15.23 wt.%); 4.68 g of NaCl (14.6 wt.%); 20.45 g of CsCl (63.98 wt.%). The crucible with the salt mixture is placed in a quartz cell and kept in a dry argon atmosphere until the system melts. Upon reaching a working temperature of 550 ° C, the glassy carbon cathode is lowered into the melt, electrolysis is carried out at a potential of -2.7 V relative to the glassy carbon reference electrode (current density 0.5A / cm 2 ). The cathode-salt group consisting of cerium hexaboride is washed from cerium fluoride with potassium fluoride. The particle size of the obtained cerium hexaboride powder is 130-140 nm.

Пример 2.Example 2

В стеклоуглеродный тигель объемом 40 мл помещали солевую смесь массой 30,92 г, содержащую 0,37 г СеСl3 (1,2 мас.%); 0,55 г KBF4 (1,8 мас.%); 4,869 г KСl (16 мас.%); 4,68 г NaCl (15 мас.%); 20,45 г CsCl (66 мас.%). Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы. По достижении рабочей температуры 550°С в расплав опускают серебряный катод, электролиз проводят при потенциале -2,45 В относительно стеклоуглеродного электрода сравнения (плотность тока 0,8 А/см2). Катодно-солевую группу, состоящую из гексаборида церия, отмывают от фторида церия фторидом калия. Размер частиц полученного порошка гексаборида церия 130 нм.A salt mixture weighing 30.92 g containing 0.37 g of CeCl 3 (1.2 wt.%) Was placed in a 40 ml glass-carbon crucible; 0.55 g KBF 4 (1.8 wt.%); 4.869 g KCl (16 wt.%); 4.68 g of NaCl (15 wt.%); 20.45 g of CsCl (66 wt.%). The crucible with the salt mixture is placed in a quartz cell and kept in a dry argon atmosphere until the system melts. Upon reaching a working temperature of 550 ° C, a silver cathode is lowered into the melt, electrolysis is carried out at a potential of -2.45 V relative to the glassy carbon reference electrode (current density 0.8 A / cm 2 ). The cathode-salt group consisting of cerium hexaboride is washed from cerium fluoride with potassium fluoride. The particle size of the obtained cerium hexaboride powder is 130 nm.

Пример 3.Example 3

В стеклоуглеродный тигель объемом 40 мл помещали солевую смесь массой 31,22 г, содержащую 0,39 г СеСl3 (1,3 мас.%); 0,83 г KBF4 (2,7 мас.%); 4,869 г KCl (15,5 мас.%); 4,68 г NaCl (15 мас.%); 20,45 г CsCl (65,5 мас.%). Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы. По достижении рабочей температуры 550°С в расплав опускают стеклоуглеродный катод, электролиз проводят при потенциале -2,5 В относительно стеклоуглеродного электрода сравнения (плотность тока 0,7 А/см2). Катодно-солевую группу, состоящую из гексаборида церия, отмывают от фторида церия фторидом калия. Размер частиц полученного порошка гексаборида церия 140 нм.A salt mixture weighing 31.22 g, containing 0.39 g CeCl 3 (1.3 wt.%) Was placed in a 40 ml glass-carbon crucible; 0.83 g of KBF 4 (2.7 wt.%); 4.869 g of KCl (15.5 wt.%); 4.68 g of NaCl (15 wt.%); 20.45 g of CsCl (65.5 wt.%). The crucible with the salt mixture is placed in a quartz cell and kept in a dry argon atmosphere until the system melts. Upon reaching a working temperature of 550 ° C, the glassy carbon cathode is lowered into the melt, electrolysis is carried out at a potential of -2.5 V relative to the glassy carbon reference electrode (current density 0.7 A / cm 2 ). The cathode-salt group consisting of cerium hexaboride is washed from cerium fluoride with potassium fluoride. The particle size of the obtained cerium hexaboride powder is 140 nm.

Техническим результатом является: получение чистого целевого продукта за счет хорошей растворимости эвтектического фонового электролита в воде и уменьшение затрат электроэнергии путем снижения температуры синтеза.The technical result is: obtaining a pure target product due to the good solubility of the eutectic background electrolyte in water and reducing energy costs by lowering the synthesis temperature.

Claims (2)

1. Электролитический способ получения ультрадисперсных порошков гексаборида церия, включающий синтез гексаборида церия из расплавленных сред, отличающийся тем, что синтез проводят из галогенидного расплава в атмосфере очищенного и осушенного аргона, причем в качестве источника церия используют безводный хлорид церия, источника бора - фторборат калия, фонового электролита - эвтектическую смесь хлоридов калия, натрия и цезия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлорид церия 1,0÷4,0 фторборат калия 1,0÷3,0 эвтектическая смесь хлоридов калия, натрия и цезия остальное
1. An electrolytic method for producing ultrafine cerium hexaboride powders, including the synthesis of cerium hexaboride from molten media, characterized in that the synthesis is carried out from a halide melt in an atmosphere of purified and dried argon, wherein anhydrous cerium chloride is used as a source of cerium, and potassium fluoroborate is a source of boron, background electrolyte is a eutectic mixture of potassium, sodium and cesium chlorides in the following ratio of components, wt.%:
cerium chloride 1,0 ÷ 4,0 potassium fluoroborate 1,0 ÷ 3,0 eutectic mixture of potassium chlorides, sodium and cesium rest
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что синтез проводят при температуре 550°С, плотностях тока от 0,1 до 1,0 А/см2 и потенциалах электролиза относительно стеклоуглеродного электрода сравнения от -2,0 до -3,0 В. 2. The method according to claim 1, characterized in that the synthesis is carried out at a temperature of 550 ° C, current densities from 0.1 to 1.0 A / cm 2 and electrolysis potentials relative to the glassy carbon reference electrode from -2.0 to -3, 0 V.
RU2011119429/07A 2011-05-13 2011-05-13 Electrolytic method of producing ultrafine cerium hexaboride powder RU2466090C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011119429/07A RU2466090C1 (en) 2011-05-13 2011-05-13 Electrolytic method of producing ultrafine cerium hexaboride powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011119429/07A RU2466090C1 (en) 2011-05-13 2011-05-13 Electrolytic method of producing ultrafine cerium hexaboride powder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2466090C1 true RU2466090C1 (en) 2012-11-10

Family

ID=47322242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011119429/07A RU2466090C1 (en) 2011-05-13 2011-05-13 Electrolytic method of producing ultrafine cerium hexaboride powder

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2466090C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2540277C1 (en) * 2013-09-27 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (КГБУ) Electrolytic method of obtaining nanosized cerium hexaboride powder

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB440764A (en) * 1934-03-17 1936-01-06 Electro Chimie Metal Process for the electrolytic manufacture of borides
SU121561A1 (en) * 1958-10-06 1958-11-30 Ю.Б. Падерно Method for producing rare earth borides from their oxides
US3902973A (en) * 1973-10-04 1975-09-02 Us Interior Electrolytic preparation of lanthanide and actinide hexaborides using a molten, cryolite-base electrolyte
RU2389684C2 (en) * 2008-04-07 2010-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Electrolytic method of obtaining nanosized powder of neodymium hexoboride

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB440764A (en) * 1934-03-17 1936-01-06 Electro Chimie Metal Process for the electrolytic manufacture of borides
SU121561A1 (en) * 1958-10-06 1958-11-30 Ю.Б. Падерно Method for producing rare earth borides from their oxides
US3902973A (en) * 1973-10-04 1975-09-02 Us Interior Electrolytic preparation of lanthanide and actinide hexaborides using a molten, cryolite-base electrolyte
RU2389684C2 (en) * 2008-04-07 2010-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Electrolytic method of obtaining nanosized powder of neodymium hexoboride

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
САМСОНОВ Г.В. Тугоплавкие соединения редкоземельных металлов. Металлургия, 1964, с.53-55. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2540277C1 (en) * 2013-09-27 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (КГБУ) Electrolytic method of obtaining nanosized cerium hexaboride powder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5378325A (en) Process for low temperature electrolysis of metals in a chloride salt bath
KR880012798A (en) Process for producing a master alloy consisting of iron and neodymium by electrolysis
RU2477340C2 (en) Electrolytic method for obtaining ultradisperse powder of lanthanum hexaboride
Haarberg et al. Electrodeposition of iron from molten mixed chloride/fluoride electrolytes
CN102108529B (en) Method for preparing aluminum-gadolinium-samarium alloy by fused salt electrolysis
CN102433572A (en) Production process for preparing magnesium-gadolinium alloy by fused salt electrolysis method
RU2466090C1 (en) Electrolytic method of producing ultrafine cerium hexaboride powder
RU2389684C2 (en) Electrolytic method of obtaining nanosized powder of neodymium hexoboride
RU2722753C1 (en) Electrochemical method of producing microdisperse powders of metal hexaborides of lanthanide group
US3226311A (en) Process of producing calcium by electrolysis
RU2540277C1 (en) Electrolytic method of obtaining nanosized cerium hexaboride powder
CN107326402A (en) The preparation method of Nitinol
RU2393115C2 (en) Electrolytic method for synthesis of praseodymium hexaboride
US3902973A (en) Electrolytic preparation of lanthanide and actinide hexaborides using a molten, cryolite-base electrolyte
Chen et al. Synthesis of Al–Zr master alloy in KF–AlF3–ZrO2 melts by aluminothermic reduction–molten salt electrolysis
RU2510630C1 (en) Electrolytic method for obtaining ultrafine powder of dysprosium hexaboride
RU2466217C1 (en) Electrolytic method of obtaining ultrafine powder of gadolinium hexaboride
US2798844A (en) Electrolyte for titanium production
RU2629184C2 (en) Electrolytic method of obtaining nanosized lanthanum silicide powders
RU2415973C2 (en) Procedure for production of aluminium by electrolysis of melt
Malyshev et al. High temperature electrochemical synthesis of molybdenum, tungsten and chromium borides from halide-oxide melts
RU2539523C1 (en) Electrolytic method of obtaining nanosized cerium disilicide powder
RU2695346C1 (en) Electrolytic method of producing superdispersed powder of cerium and cobalt boride
RU2507314C1 (en) Electrolytic method of producing ultrafine gadolinium hexaboride powder
US3589987A (en) Method for the electrolytic preparation of tungsten carbide

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140514