RU2540277C1 - Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия - Google Patents
Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2540277C1 RU2540277C1 RU2013143704/04A RU2013143704A RU2540277C1 RU 2540277 C1 RU2540277 C1 RU 2540277C1 RU 2013143704/04 A RU2013143704/04 A RU 2013143704/04A RU 2013143704 A RU2013143704 A RU 2013143704A RU 2540277 C1 RU2540277 C1 RU 2540277C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cerium
- potassium
- carried out
- synthesis
- hexaboride
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электролитическому способу получения наноразмерного порошка гексаборида церия, включающему синтез гексаборида церия из расплавленных сред в атмосфере очищенного и осушенного аргона. При этом синтез проводят из галогенидного расплава, в качества источника церия используют безводный хлорид церия, в качестве источника бора - фторборат калия, в качестве растворителя - эквимольную смесь хлоридов калия и натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлорид церия 1,0÷4,0; фторборат калия 1,0÷3,0; остальное - эквимольная смесь хлоридов калия и натрия, процесс ведут при температуре 700°С, плотностях тока от 0,3 до 0,7 А/см2 и потенциалах электролиза относительно стеклоуглеродного электрода сравнения от -2,0 до -3,1 B. Использование настоящего способа позволяет получать целевой продукт в чистом виде при высокой скорости получения. 6 ил., 3 пр.
Description
Изобретение относится к электролитическим способам получения неорганических соединений, в частности соединений церия, используемых в ядерной энергетике, атомной технике, а также в различных областях современной техники.
Известны способы получения гексаборида церия электролизом расплавленных сред [Самсонов Г.В. Тугоплавкие соединения редкоземельных металлов М, Изд-во «Металлургия», 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°C, напряжение на ванне 8,54÷12B, плотность тока 2,5÷2,6 А/см2. Состав ванны для получения гексаборида церия:
CeO2+2B2O3+CeF2,
или 1/3CeO2+B2O3+CaF2,
или 1/10CeO2+2B2O3+MgO+MgF2.
Недостатком данного технического решения 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, а также невозможность получения ндивидуальной боридной фазы.
Наиболее близким является способ электролитического получения гексаборида церия по патенту РФ №2466090. Электролиз осуществляют в стеклоуглеродных тиглях, служащих одновременно анодом; катодом служит серебряный стержень. В состав ванны для электролиза входят:
хлорид церия 1,0÷4,0;
фторборат калия 1,0÷3,0;
остальное - эвтектическая смесь хлоридов калия, натрия и цезия.
Температура электролиза 550°C при плотностях тока от 0,1 до 1,0 А/см2 и потенциалах электролиза относительно стеклоуглеродного электрода сравнения от -2,0 до -3,0B.
Недостатком данного способа является получение побочного продукта СеВ4 за счет низких температур и сложность отделения его от целевого продукта гексаборида церия.
Задачей настоящего изобретения является получение наноразмерного порошка чистого гексаборида церия, повышение скорости синтеза целевого продукта из расплавленного электролита за счет увеличения температуры процесса синтеза.
Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют совместное электровыделение церия и бора из галогенидного расплава на катоде и последующее взаимодействие их на атомарном уровне с образованием ультрадисперсных порошков гексаборида церия. Процесс осуществляется в трехэлектродной кварцевой ячейке, где катодом служит вольфрамовый стержень; анодом и одновременно контейнером - стеклоуглеродный тигель; электродом сравнения - стеклоуглеродная пластина. Синтез ультрадисперсного порошка гексаборида церия проводят посредством потенциостатического электролиза из эквимольного расплава KCl-NaCl, содержащего трихлорид церия и фторборат калия в атмосфере очищенного и осушенного аргона. Потенциостатический электролиз эквимольного расплава KCl-NaCl, содержащего трихлорид церия и фторборат калия, проводят на вольфрамовом катоде при потециалах в пределах от -2,0 до -3,1B относительно стеклоуглеродного электрода сравнения. Полученную катодно-солевую грушу, состоящую из гексаборида церия, отмывают от фторида церия фторидом калия.
Электрохимические процессы, происходящие при образовании боридов церия, можно представить следующими уравнениями:
В качества источника церия используют безводный трихлорид церия, в качестве источника бора - фторборат калия, в качестве растворителя - эквимольную смесь хлоридов калия и натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлорид церия 1,0÷4,0;
фторборат калия 1,0÷3,0;
остальное - эквимольная смесь хлоридов калия и натрия.
Электролиз ведут в потенциостатическом режиме при температуре 700°C. Оптимальная продолжительность ведения процесса электролиза составляет 50÷60 мин.
Выбор компонентов электролитической ванны произведен на основании термодинамического анализа и кинетических измерений совместного электровыделения церия и бора из галогенидных расплавов. Из соединений церия и бора, не содержащих кислород, хлорид церия и фторборат калия являются достаточно низкоплавкими и хорошо растворимыми в эквимольном расплаве KCl-NaCl. Растворитель (эквимольный расплав KCl-NaCl) выбран из следующих соображений: напряжение разложения расплавленной смеси KCl-NaCl больше таковых для расплавов CeCl3 и KBF4; хорошая растворимость в воде.
Фазовый состав идентифицирован методом рентгенофазового анализа на дифрактометре ДРОН-6, который показал наличие только фазы CeB6 (изображение на фиг.1, 3, 5).
Фиг.1 - Рентгенограмма порошка борида церия CeB6 (линия 1), полученного из расплава KCl-NaCl на вольфрамовом катоде при φ=-2,3B.
Фиг.3 - Рентгенограмма порошка борида церия CeB6 (линия 1), полученного из расплава KCl-NaCl на вольфрамовом электроде при φ=-3,1B.
Фиг.5 - Рентгенограмма порошка борида церия CeB6 (линия 1), полученного на вольфрамовом катоде при φ=-2,5B.
Размер частиц определяли лазерным дифракционным анализатором Fritsch Analysette-22 (изображение на фиг.2, 4, 6).
Фиг.2 - Диаграмма распределения по размерам частиц, полученных при 973K электрохимическим синтезом при i=0,5A/см2.
Фиг.4 - Электронный снимок, частиц, полученных при 973K электрохимическим синтезом при i=0,3A/см2.
Фиг.6 - Диаграмма распределения по размерам частиц, полученных при 973K электрохимическим синтезом при i=0,7A/см2.
Пример 1
В стеклоуглеродный тигель объемом 40 мл помещают солевую смесь массой 31,67 г, содержащую 0,66 г CeCl3 (2,1 мас.%); 1,01 г KBF4 (3,18 мас.%); 16,8 г KCl (53,04 мас.%); 13,2 г NaCl (41,68 мас.%). Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы. По достижении рабочей температуры 700°C в расплав опускают вольфрамовый катод, электролиз проводят при потенциале -2,3B относительно стеклоуглеродного электрода сравнения (плотность тока 0,5А/см2). Катодно-солевую грушу, состоящую из гексаборида церия, отмывают от фторида церия фторидом калия. Размер частиц полученного порошка гексаборида церия 10-30 нм.
Пример 2
В стеклоуглеродный тигель объемом 40 мл помещают солевую смесь массой 34,2 г, содержащую 2,78 г CeCl3 (8,11 мас.%); 1,42 г KBF4 (4,15 мас.%); 16,8 г KCl (49,12 мас.%); 13,2 г NaCl (38,6 мас.%). Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы. По достижении рабочей температуры 700°C в расплав опускают вольфрамовый катод, электролиз проводят при потенциале -3,1B относительно стеклоуглеродного электрода сравнения (плотность тока 0,3 А/см2). Катодно-солевую грушу, состоящую из гексаборида церия, отмывают от фторида церия фторидом калия. Размер частиц полученного порошка гексаборида церия 50-70 нм.
Пример 3
В стеклоуглеродный тигель объемом 40 мл помещают солевую смесь массой 33,74 г содержащую 1,13 г CeCl3 (3,37 мас.%); 2,61 г KBF4 (7,72 мас.%); 16,8 г KCl (49,79 мас.%); 13,2 г NaCl (39,12 мас.%). Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы. По достижении рабочей температуры 700°C в расплав опускают вольфрамовый катод, электролиз проводят при потенциале -2,5B относительно стеклоуглеродного электрода сравнения (плотность тока 0,7 А/см2). Катодно-солевую грушу, состоящую из гексаборида церия, отмывают от фторида церия фторидом калия. Размер частиц полученного порошка гексаборида церия 100 нм.
Техническим результатом является:
- получение наноразмерных частиц гексаборида церия;
- получение целевого продукта в чистом виде за счет хорошей растворимости эквимольного расплава хлорида калия и хлорида натрия в воде, растворимости образующегося фторида церия фторидом калия.
Claims (1)
- Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия, включающий синтез гексаборида церия из расплавленных сред в атмосфере очищенного и осушенного аргона, отличающийся тем, что синтез проводят из галогенидного расплава, в качества источника церия используют безводный хлорид церия, в качестве источника бора - фторборат калия, в качестве растворителя - эквимольную смесь хлоридов калия и натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлорид церия 1,0÷4,0;
фторборат калия 1,0÷3,0;
остальное - эквимольная смесь хлоридов калия и натрия,
процесс ведут при температуре 700°С, плотностях тока от 0,3 до 0,7 А/см2 и потенциалах электролиза относительно стеклоуглеродного электрода сравнения от -2,0 до -3,1 B.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013143704/04A RU2540277C1 (ru) | 2013-09-27 | 2013-09-27 | Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013143704/04A RU2540277C1 (ru) | 2013-09-27 | 2013-09-27 | Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2540277C1 true RU2540277C1 (ru) | 2015-02-10 |
Family
ID=53286820
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013143704/04A RU2540277C1 (ru) | 2013-09-27 | 2013-09-27 | Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2540277C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2695346C1 (ru) * | 2018-10-08 | 2019-07-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка двойного борида церия и кобальта |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101434395A (zh) * | 2008-12-12 | 2009-05-20 | 北京工业大学 | 一种多元稀土硼化物(CexBa1-x)B6及其制备方法 |
CN101891216A (zh) * | 2010-07-22 | 2010-11-24 | 东北大学 | 一种高纯CeB6纳米粉的制备方法 |
CN101948117A (zh) * | 2010-10-11 | 2011-01-19 | 山东大学 | 一种稀土六硼化物纳米超细粉体的制备方法 |
RU2466090C1 (ru) * | 2011-05-13 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида церия |
-
2013
- 2013-09-27 RU RU2013143704/04A patent/RU2540277C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101434395A (zh) * | 2008-12-12 | 2009-05-20 | 北京工业大学 | 一种多元稀土硼化物(CexBa1-x)B6及其制备方法 |
CN101891216A (zh) * | 2010-07-22 | 2010-11-24 | 东北大学 | 一种高纯CeB6纳米粉的制备方法 |
CN101948117A (zh) * | 2010-10-11 | 2011-01-19 | 山东大学 | 一种稀土六硼化物纳米超细粉体的制备方法 |
RU2466090C1 (ru) * | 2011-05-13 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида церия |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2695346C1 (ru) * | 2018-10-08 | 2019-07-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка двойного борида церия и кобальта |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR880012798A (ko) | 전기분해에 의한 철 및 네오디뮴으로 구성된 모합금 제조방법 | |
Haarberg et al. | Electrodeposition of iron from molten mixed chloride/fluoride electrolytes | |
CN107868964A (zh) | 合金粉末的制备方法 | |
RU2477340C2 (ru) | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида лантана | |
RU2540277C1 (ru) | Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия | |
Chen et al. | Synthesis of Al–Zr master alloy in KF–AlF3–ZrO2 melts by aluminothermic reduction–molten salt electrolysis | |
CN102433572A (zh) | 熔盐电解法制备镁钆合金的生产工艺 | |
RU2722753C1 (ru) | Электрохимический способ получения микродисперсных порошков гексаборидов металлов лантаноидной группы | |
RU2389684C2 (ru) | Электролитический способ получения наноразмерных порошков гексаборида неодима | |
Abbasalizadeh et al. | Rare earth extraction from NdFeB magnets and rare earth oxides using aluminum chloride/fluoride molten salts | |
RU2466090C1 (ru) | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида церия | |
RU2629184C2 (ru) | Электролитический способ получения наноразмерных порошков силицидов лантана | |
Bosenko et al. | Electrochemical reduction of tungsten (VI) oxide from a eutectic melt CaCl2–NaCl under potentiostatic conditions | |
Kushkhov et al. | Electrochemical synthesis of CeB6 nanotubes | |
RU2393115C2 (ru) | Электролитический способ получения гексаборида празеодима | |
RU2539523C1 (ru) | Электролитический способ получения наноразмерного порошка дисилицида церия | |
US2798844A (en) | Electrolyte for titanium production | |
RU2510630C1 (ru) | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида диспрозия | |
US3902973A (en) | Electrolytic preparation of lanthanide and actinide hexaborides using a molten, cryolite-base electrolyte | |
Lee et al. | Study on electrolysis for neodymium metal production | |
RU2466217C1 (ru) | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида гадолиния | |
RU2695346C1 (ru) | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка двойного борида церия и кобальта | |
Kushkhov et al. | Electrosynthesis of Gadolinium Borides in CsCl–KCl–NaCl Melt at 823K | |
RU2661481C2 (ru) | Электролитический способ получения наноразмерных порошков интерметаллидов лантана с кобальтом | |
RU2658835C1 (ru) | Электрохимический способ получения порошков гексаборидов стронция и бария |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160928 |