RU2466090C1 - Electrolytic method of producing ultrafine cerium hexaboride powder - Google Patents
Electrolytic method of producing ultrafine cerium hexaboride powder Download PDFInfo
- 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
Links
Abstract
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 1/3СеО2+В2О3+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)
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)
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)
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 |
-
2011
- 2011-05-13 RU RU2011119429/07A patent/RU2466090C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
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)
Title |
---|
САМСОНОВ Г.В. Тугоплавкие соединения редкоземельных металлов. Металлургия, 1964, с.53-55. * |
Cited By (1)
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 |