RU2695346C1 - Electrolytic method of producing superdispersed powder of cerium and cobalt boride - Google Patents
Electrolytic method of producing superdispersed powder of cerium and cobalt boride Download PDFInfo
- Publication number
- RU2695346C1 RU2695346C1 RU2018135665A RU2018135665A RU2695346C1 RU 2695346 C1 RU2695346 C1 RU 2695346C1 RU 2018135665 A RU2018135665 A RU 2018135665A RU 2018135665 A RU2018135665 A RU 2018135665A RU 2695346 C1 RU2695346 C1 RU 2695346C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cerium
- cobalt
- chloride
- potassium
- boride
- Prior art date
Links
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 39
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 16
- WRSVIZQEENMKOC-UHFFFAOYSA-N [B].[Co].[Co].[Co] Chemical compound [B].[Co].[Co].[Co] WRSVIZQEENMKOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 36
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- -1 potassium fluoroborate Chemical group 0.000 claims abstract description 20
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 12
- VYLVYHXQOHJDJL-UHFFFAOYSA-K cerium trichloride Chemical compound Cl[Ce](Cl)Cl VYLVYHXQOHJDJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 10
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 3
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical class [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 abstract description 5
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 13
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 10
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M potassium fluoride Chemical compound [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 229910004664 Cerium(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 5
- 235000003270 potassium fluoride Nutrition 0.000 description 5
- 239000011698 potassium fluoride Substances 0.000 description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 5
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 5
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000014443 Pyrus communis Nutrition 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 101100059600 Caenorhabditis elegans cec-1 gene Proteins 0.000 description 3
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 3
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000005363 electrowinning Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 2
- MEANOSLIBWSCIT-UHFFFAOYSA-K gadolinium trichloride Chemical compound Cl[Gd](Cl)Cl MEANOSLIBWSCIT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 229910002059 quaternary alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- QZYDAIMOJUSSFT-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni].[Mo] Chemical compound [Co].[Ni].[Mo] QZYDAIMOJUSSFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M caesium chloride Chemical class [Cl-].[Cs+] AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000001785 cerium compounds Chemical class 0.000 description 1
- QCCDYNYSHILRDG-UHFFFAOYSA-K cerium(3+);trifluoride Chemical compound [F-].[F-].[F-].[Ce+3] QCCDYNYSHILRDG-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- BOXVSFHSLKQLNZ-UHFFFAOYSA-K dysprosium(iii) chloride Chemical compound Cl[Dy](Cl)Cl BOXVSFHSLKQLNZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005307 ferromagnetism Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000005302 magnetic ordering Effects 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000988 reflection electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 210000000352 storage cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000012932 thermodynamic analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B35/00—Boron; Compounds thereof
- C01B35/02—Boron; Borides
- C01B35/04—Metal borides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G51/00—Compounds of cobalt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электролитическим способам получения неорганических соединений, в частности соединений церия, и может быть использовано в качестве магнитных материалов.The invention relates to electrolytic methods for producing inorganic compounds, in particular cerium compounds, and can be used as magnetic materials.
В последние десятилетия физика магнитных явлений и некоторые области техники получили мощный импульс для своего развития благодаря тому, что было обнаружено магнитное упорядочение у редкоземельных металлов (РЗМ), а также сплавов и соединений на их основе. Поскольку РЗМ являются основой для синтеза различных сплавов и соединений, их изучение является исходным этапом в становлении физических представлений о магнетизме редкоземельных веществ. РЗМ обладают необычными магнитными свойствами: гигантскими значениями магнитной анизотропии и магнитострикции, высокой магнитной индукцией и др. [1-2].In recent decades, the physics of magnetic phenomena and some areas of technology have received a powerful impetus for their development due to the fact that magnetic ordering has been discovered in rare earth metals (REM), as well as alloys and compounds based on them. Since rare-earth metals are the basis for the synthesis of various alloys and compounds, their study is the initial stage in the formation of physical ideas about the magnetism of rare-earth substances. REMs have unusual magnetic properties: giant values of magnetic anisotropy and magnetostriction, high magnetic induction, etc. [1-2].
В сплавах и соединениях эти свойства проявляются не только при низких, но и при высоких температурах.In alloys and compounds, these properties are manifested not only at low, but also at high temperatures.
Другой особенностью РЗМ и их сплавов является наличие большого числа разнообразных периодических магнитных структур и магнитных фазовых переходов между различными магнитоупорядоченными состояниями [3-4].Another feature of rare-earth metals and their alloys is the presence of a large number of various periodic magnetic structures and magnetic phase transitions between different magnetically ordered states [3-4].
В работе [5] рассмотрено взаимодействие фаз в четверной системе Се-№-Со-Мо в области, богатой кобальтом по разрезу СеМв5 (где Ме: Со, №), содержащей 3 ат. % молибдена.In [5], the interaction of phases in the quaternary system Ce-No-Co-Mo was considered in the region rich in cobalt along the CeMb5 section (where Me: Co, No.) containing 3 at. % molybdenum.
Установлены фазовые равновесия в системе кобальт-никель-молибден. Установлен характер взаимодействия фаз в части четверной системы Се-№-Со-Мо в области существования соединений СеСо5 и СегСоп при содержании в системе 3 ат. % Мо. На основании полученных результатов построена схема распределения фазовых областей в системе Се-М-Со-Мо при 773 К. Установлена область существования ферромагнетизма.The phase equilibria in the cobalt-nickel-molybdenum system are established. The nature of the interaction of the phases in the part of the quaternary system Ce-No-Co-Mo in the region of existence of the compounds CeCo5 and SeCSop with a content of 3 at. % Mo Based on the results obtained, a diagram of the distribution of phase regions in the Ce-M-Co-Mo system at 773 K is constructed. The existence region of ferromagnetism is established.
Известен электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида диспрозия [6]. Изобретение относится к электролитическим способам получения чистого гексаборида диспрозия. В качестве источника диспрозия используют безводный трихлорид диспрозия, источника бора - фторборат калия, фонового электролита - эквимольную смесь хлоридов калия и натрия. Электролиз ведут в потенциостатическом режиме при температуре 700±10°С, плотностях тока от 0,1 до 1,0 А/см2 и потенциалах электролиза от 2,5 до 2,8 В относительно стеклоуглеродного квазистационарного электрода сравнения.Known electrolytic method for producing ultrafine powder of dysprosium hexaboride [6]. The invention relates to electrolytic methods for producing pure dysprosium hexaboride. Anhydrous dysprosium trichloride is used as a dysprosium source, potassium fluoroborate is a boron source, and an equimolar mixture of potassium and sodium chlorides is used as a background electrolyte. The electrolysis is carried out in a potentiostatic mode at a temperature of 700 ± 10 ° C, current densities from 0.1 to 1.0 A / cm2 and electrolysis potentials from 2.5 to 2.8 V relative to a glassy carbon quasistationary reference electrode.
Известен электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида гадолиния [7]. Изобретение относится к электролитическим способам получения чистого ультрадисперсного порошка гексаборида гадолиния. Порошок синтезируют электролизом из расплавленной среды, включающей хлорид гадолиния и фторборат калия в фоновом электролите при температуре 550±10°С в атмосфере очищенного и осушенного аргона. В качестве фонового электролита используют эвтектическую смесь хлоридов калия, натрия и цезия при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлорид гадолиния 3,0^-7,0, фторборат калия 6,0-^-10,0, эвтектическая смесь хлоридов калия, натрия и цезия -остальное. Изобретение позволяет получить чистый ультрадисперсный порошок гексаборида гадолиния, повысить скорость синтеза целевого продукта из расплавленного электролита и снизить энергозатраты.A known electrolytic method for producing ultrafine powder of gadolinium hexaboride [7]. The invention relates to electrolytic methods for producing pure ultrafine powder of gadolinium hexaboride. The powder is synthesized by electrolysis from a molten medium, including gadolinium chloride and potassium fluoroborate in the background electrolyte at a temperature of 550 ± 10 ° C in an atmosphere of purified and dried argon. As a background electrolyte, a eutectic mixture of potassium, sodium and cesium chlorides is used in the following ratio of components, wt.%: Gadolinium chloride 3.0 ^ -7.0, potassium fluoroborate 6.0 - ^ - 10.0, eutectic mixture of potassium chlorides, sodium and cesium are the rest. The invention allows to obtain a pure ultrafine powder of gadolinium hexaboride, to increase the synthesis rate of the target product from the molten electrolyte and to reduce energy consumption.
Известен способ получения ультрадисперсных порошков интерметаллидов иттрия с кобальтом [8]. Изобретение относится к электрохимическому получению ультрадисперсных порошков интерметаллидов иттрия с кобальтом для создания магнитных материалов и ячеек хранения информации. Порошок получают путем электролиза расплава при температуре 700°С и плотностях катодного тока 2,6-3,2 А/см2, в среде четыреххлористого углерода, где в качестве источника иттрия используется растворимый иттриевый анод. В качестве расплава используют электролит,A known method of producing ultrafine powders of yttrium intermetallic compounds with cobalt [8]. The invention relates to the electrochemical production of ultrafine powders of yttrium intermetallic compounds with cobalt to create magnetic materials and information storage cells. The powder is obtained by electrolysis of the melt at a temperature of 700 ° C and a cathode current density of 2.6-3.2 A / cm 2 in a carbon tetrachloride medium, where a soluble yttrium anode is used as the source of yttrium. An electrolyte is used as a melt,
содержащий хлорид натрия, хлорид калия и хлорид кобальта при следующем соотношении компонентов, мол.%: КС1 - 47,5-49,5; ЫаС1 - 47,5-49,5; СоСЬ -1,0-5,0. Способ позволяет получать изотропные по составу ультрадисперсные порошки интерметаллидов иттрия и кобальта при повышении скорости синтеза целевого продукта.containing sodium chloride, potassium chloride and cobalt chloride in the following ratio of components, mol.%: KC1 - 47.5-49.5; NaCl - 47.5-49.5; COCB -1.0-5.0. The method allows to obtain isotropic in composition ultrafine powders of yttrium and cobalt intermetallic compounds with an increase in the synthesis rate of the target product.
Известен способ совместного электровосстановления ионов церия с ионами кобальта и бора и электрохимический синтез двойных боридов церия и кобальта из галогенидных расплавов [9].A known method of the joint electroreduction of cerium ions with cobalt and boron ions and the electrochemical synthesis of double cerium and cobalt borides from halide melts [9].
Известен также способ совместного электровосстановления ионов церия, кобальта и бора из галогенидных расплавов [10].There is also known a method of joint electroreduction of cerium, cobalt and boron ions from halide melts [10].
Общим недостатком приведенных аналогов является высокая длительность и многостадийность процесса, а также энергозатратность, сложность отделения целевого продукта от расплавленного электролита, загрязнение побочными продуктами.A common drawback of these analogues is the high duration and multi-stage process, as well as energy consumption, the difficulty of separating the target product from the molten electrolyte, pollution by-products.
Наиболее близким является способ получения гексаборида церия электролизом расплавленных сред [11].The closest is a method for producing cerium hexaboride by electrolysis of molten media [11].
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 КС1-ИаС1, содержащего трихлорид церия и фторборат калия в атмосфере очищенного и осушенного аргона. Потенциостатический электролиз эквимольного расплава КС1-ЫаС1, содержащего трихлорид церия и фторборат калия, проводят на вольфрамовом катоде при потенциалах в пределах от -2,0 до -3,1 В относительно стеклоуглеродного электрода сравнения. Полученную катодно-солевую грушу, состоящую из гексаборида церия, отмывают от фторида церия фторидом калия.The process is carried out in a three-electrode quartz cell, where a tungsten rod serves as a cathode; anode and at the same time a container - a glassy carbon crucible; reference electrode - glassy carbon plate. The ultrafine cerium hexaboride powder is synthesized by potentiostatic electrolysis from an equimolar KC1- IaC1 melt containing cerium trichloride and potassium fluoroborate in an atmosphere of purified and dried argon. The potentiostatic electrolysis of the equimolar KC1-NaCl melt containing cerium trichloride and potassium fluoroborate is carried out on a tungsten cathode at potentials ranging from -2.0 to -3.1 V relative to the glassy carbon reference electrode. The resulting cathode-salt pear, consisting of cerium hexaboride, is washed from cerium fluoride with potassium fluoride.
Недостатком прототипа является загрязнение побочными продуктами.The disadvantage of the prototype is the pollution by-products.
В основу настоящего изобретения положена задача: получение чистого ультрадисперсного порошка двойного борида церия и кобальта, обладающего магнитными свойствами, из галогенидных расплавов путем снижения температуры процесса синтеза и увеличение выхода целевого продукта.The basis of the present invention is the task: to obtain a pure ultrafine powder of double cerium and cobalt double boride having magnetic properties from halide melts by lowering the temperature of the synthesis process and increasing the yield of the target product.
Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют совместное электровыделение церия, кобальта и бора из галогенидного расплава на катоде и последующее взаимодействие их на атомарном уровне с образованием ультрадисперсных порошков двойных боридов церия и кобальта. Процесс осуществляется в трехэлектродной кварцевой ячейке, где катодом служит молибденовый электрод; электродом сравнения -стеклоуглеродная пластина; анодом и одновременно контейнером -стеклоуглеродный тигель. Синтез ультрадисперсного порошка двойного борида церия и кобальта проводят посредством потенциостатического электролиза из эквимольного расплава КС1-ИаС1, содержащего трихлорид церия, дихлорид кобальта и фторборат калия в атмосфере очищенного и осушенного аргона. Потенциостатический электролиз эквимольного расплава КС1-ШС1, содержащего трихлорид церия, дихлорид кобальта и фторборат калия, проводят на вольфрамовом электроде при потенциалах в пределах от -2,2 до -2,4 В относительно стеклоуглеродного электрода сравнения. Полученную катодно-солевую грушу, содержащего двойной борид церия и кобальта, отмывают от рабочего электролита раствором фторида калия (10%).The essence of the invention lies in the fact that they carry out the joint electrowinning of cerium, cobalt and boron from the halide melt at the cathode and their subsequent interaction at the atomic level with the formation of ultrafine powders of double cerium and cobalt borides. The process is carried out in a three-electrode quartz cell, where a molybdenum electrode serves as a cathode; reference electrode - glassy carbon plate; anode and at the same time a container - glass-carbon crucible. The ultrafine powder of cerium and cobalt double boride is synthesized by potentiostatic electrolysis from an equimolar melt KC1-IaC1 containing cerium trichloride, cobalt dichloride and potassium fluoroborate in an atmosphere of purified and dried argon. Potentiostatic electrolysis of the equimolar melt KS1-SHS1 containing cerium trichloride, cobalt dichloride and potassium fluoroborate is carried out on a tungsten electrode at potentials ranging from -2.2 to -2.4 V relative to the glassy carbon reference electrode. The resulting cathode-salt pear containing double cerium and cobalt boride is washed from the working electrolyte with potassium fluoride solution (10%).
В качестве источника церия используют безводный трихлорид церия, в качестве источника кобальта - безводный дихлорид кобальта, в качестве источника бора - фторборат калия, в качестве растворителя - эквимольную смесь хлоридов калия и натрия при следующем соотношении компонентов, моль/см3, х10"4:Anhydrous cerium trichloride is used as a source of cerium, anhydrous cobalt dichloride is used as a source of cobalt, potassium fluoroborate is used as a source of boron, an equimolar mixture of potassium and sodium chlorides is used as a solvent in the following ratio of components, mol / cm 3 , x10 " 4 :
хлорид церия 1,7 3,0;cerium chloride 1.7 3.0;
хлорид кобальта 0,8 + 7,0 фторборат калия 1,5 ч- 3,5.cobalt chloride 0.8 + 7.0 potassium fluoroborate 1.5 h - 3.5.
Электролиз ведут в потенциостатическом режиме при температуре 700°С±5°. Оптимальная продолжительность ведения процесса электролиза составляет 60ч-120 мин.Electrolysis is carried out in potentiostatic mode at a temperature of 700 ° C ± 5 °. The optimal duration of the electrolysis process is 60h-120 minutes.
Выбор компонентов электролитической ванны произведен на основании термодинамического анализа и кинетических измерений совместного электровыделения церия, кобальта и бора из галогенидных расплавов. Из соединений церия, кобальта и бора, не содержащих кислород, хлорид церия, хлорид кобальта и фторборат калия являются достаточно низкоплавкими и хорошо растворимыми в эквимольном расплаве КС1-ИаС1. Растворитель (эквимольный расплав КС1-МаСГ) выбран из следующих соображений: напряжение разложения расплавленной смеси КС1-ИаС1 больше таковых для расплавов СеС1з, СоСЬ и КВР4', 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, cobalt, and boron from halide melts. Of the cerium, cobalt, and boron compounds that do not contain oxygen, cerium chloride, cobalt chloride, and potassium fluoroborate are fairly low melting and highly soluble in the equimolar melt KC1-IaCl. The solvent (equimolar KS1-MaSG melt) is selected from the following considerations: the decomposition voltage of the molten KS1-IaS1 mixture is greater than those for CeC1z, CoCb and KBP4 'melts, good solubility in water.
Фазовый состав идентифицирован методом рентгенофазового анализа на дифрактометре ДРОН-6, который показал наличие фаз СеСо4В, СеСозВг, Се 2 Со 7 В 3 (фиг. 1,3,5/The phase composition was identified by X-ray phase analysis on a DRON-6 diffractometer, which showed the presence of phasesСеСо4В, СеСозВг, Се 2 With 7 AT 3 (Fig. 1,3,5 /
Фиг. 1 .Рентгенограмма порошка двойного борида церия и кобальта, полученного из эквимольного расплава КС1-ИаС1, содержащего моль/см3, хЮ"4: СеСЬ - 1,73; СоСЬ - 0,85; КВР4 - 1,55 на молибденовом катоде при Ф = - 2,2 В. Линии: 1 - Се2Со7В3; 2 - СеСо4В.FIG. X-ray powder of cerium and cobalt double boride obtained from an equimolar KC1- IaC1 melt containing mol / cm 3 , xU " 4 : СеСЬ - 1.73; ССОС - 0.85; КВР4 - 1.55 on the molybdenum cathode at Ф = - 2.2 V. Lines: 1 - Се 2 Со 7 В 3 ; 2 - СеСо 4 V.
Фиг. 3. Рентгенограмма порошка двойного борида церия и кобальта, полученного из эквимольного расплава КС1-ИаС1, содержащего моль/см3, хЮ"4: СеСЬ - 2,35; СоСЬ- 5,14; КВР4- 2,85 на молибденовом катоде при Ф = - 2,3 В. Линии: 1 - СеСо3В2; 2 - Се2Со7В3.FIG. 3. X-ray powder pattern of cerium and cobalt double boride obtained from an equimolar KCl- IaC1 melt containing mol / cm 3 , xU " 4 : СеСЬ - 2.35; ССО-5.14; КВР4 - 2.85 on the molybdenum cathode at Ф = - 2.3 V. Lines: 1 - СеСо 3 В 2 ; 2 - Се 2 Сo 7 В 3 .
Фиг. 5. Рентгенограмма порошка двойного борида церия и кобальта, полученного из эквимольного расплава КС1-ЫаС1, содержащего моль/см3, хЮ-4: СеСЬ - 2,98; СоСЬ - 6,87; КВР4 - 3.49 на молибденовом катоде при Ф = - 2,4 В. Линии: 1 - СеСо3В2.FIG. 5. X-ray diffraction pattern of cerium and cobalt double boride powder obtained from an equimolar KC1- BaC1 melt containing mol / cm 3 , xU -4 : СеСЬ - 2.98; COC 6.87; KVR 4 - 3.49 on the molybdenum cathode at Ф = - 2.4 V. Lines: 1 - СеСо 3 В 2 .
Лазерным дифракционным анализатором Ргкзсп Апа1узеп.е-22 определены размер частиц и составляет 0,01- 0,3 мкм (фиг. 2,4,6).The laser diffraction analyzer RGKZSP ApAluzep.e-22 determined the particle size and is 0.01-0.3 microns (Fig. 2,4,6).
Фиг. 2. Диаграмма распределения по размерам частиц двойного борида церия и кобальта, полученных при 700°С из эквимольного расплава КС1-ЫаС1, содержащего моль/см3, х10"4: СеС13- 1,73; СоС12- 0,85; КВР4- 1,55.FIG. 2. Particle size distribution diagram of cerium and cobalt double boride obtained at 700 ° C from an equimolar KC1- BaC1 melt containing mol / cm 3 , x10 " 4 : CeC1 3 - 1.73; CoC1 2 - 0.85; KVR4 - 1.55.
Фиг. 4. Диаграмма распределения по размерам частиц двойного борида церия и кобальта, полученных при 700°С из эквимольного расплава КС1-ЫаС1, содержащего моль/см3, хЮ"4: СеС13-2,35; СоС12-5,14; КВР4-2,85.FIG. Fig. 4. Particle size distribution diagram of cerium and cobalt double boride obtained at 700 ° C from equimolar KC1- BaC1 melt containing mol / cm 3 , xU " 4 : СеС1 3 -2.35; СС1 2 -5.14; КВР 4 -2.85.
Фиг. 6. Диаграмма распределения по размерам частиц двойного борида церия и кобальта, полученных при 700 °С из эквимольного расплава КС1-ИаС1 содержащего моль/см3, хЮ4: СеС13- 2,98; СоС12 - 6,87; КВР4 - 3.49.FIG. 6. The particle size distribution diagram of cerium and cobalt double boride obtained at 700 ° C from an equimolar KC1-IaC1 melt containing mol / cm 3 , xU 4 : CeC1 3 - 2.98; CoCl 2 - 6.87; CWR 4 - 3.49.
Пример 1. Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка двойного борида церия и кобальта осуществляют в стеклоуглеродном тигле объемом 20 мл, куда помещают эквимольную смесь КС1-ЫаС1 массой ЗОг, содержащую в моль/см3, хЮ"4: СеС13- 1,73; СоС12-0,85; КВР4- 1,55. Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы. По достижении рабочей температуры 700°С в расплав опускают молибденовый катод, электролиз проводят при потенциале -2,2 В относительно стеклоуглеродного электрода сравнения. Катодно-солевую грушу, содержащую двойной борид церия и кобальта, отмывают от рабочего электролита раствором фторида калия 10%. Размер частиц полученного порошка двойного борида церия и кобальта 0,01-0,06 мкм.Example 1. The electrolytic method for producing ultrafine powder of cerium and cobalt double boride is carried out in a 20 ml glass-carbon crucible, where an equimolar mixture KC1- BaC1 with a mass of ZOg containing mol / cm 3 , xU " 4 : CeC1 3 - 1.73; CoC1 is placed 2 -0.85; КВР 4 - 1.55. 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 the operating temperature of 700 ° C, the molybdenum cathode is lowered, the electrolysis is carried out at a potential of - 2.2 V relatively glassy th reference electrode. Cathode pear-salt containing double boride of cerium and cobalt are washed from the working electrolyte of potassium fluoride solution 10%. The particle size of the obtained powder double boride of cerium and cobalt 0.01-0.06 microns.
Пример 2. Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка двойного борида церия и кобальта осуществляют в стеклоуглеродном тигле объемом 20 мл, куда помещают эквимольную смесь КС1-ИаС1 массой 30 г, содержащую в моль/см3, хЮ"4: СеС13 - 2,35; СоСЛг— 5,14; КВР4- 2,85. Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавленияExample 2. The electrolytic method for producing ultrafine powder of cerium and cobalt double boride is carried out in a 20 ml glassy carbon crucible, where an equimolar mixture KC1-IaC1 weighing 30 g, containing mol / cm 3 , xU " 4 : CeCl 3 - 2.35; ССЛг - 5.14; КВР 4 - 2.85. The crucible with the salt mixture is placed in a quartz cell and kept in a dry argon atmosphere until it melts
системы. По достижении рабочей температуры 700°С в расплав опускают молибденовый катод, электролиз проводят при потенциале - 2,3 В относительно стеклоуглеродного электрода сравнения. Катодно-солевую грушу, содержащую двойной борид церия и кобальта, отмывают от рабочего электролита раствором фторида калия 10%. Размер частиц полученного порошка двойного борида церия и кобальта 0,01-0,1 мкм.system. Upon reaching a working temperature of 700 ° C, a molybdenum cathode is lowered into the melt, electrolysis is carried out at a potential of 2.3 V relative to the glassy carbon reference electrode. A cathode-salt pear containing double cerium and cobalt boride is washed from the working electrolyte with a 10% potassium fluoride solution. The particle size of the obtained cerium and cobalt double boride powder is 0.01-0.1 μm.
Пример 3. Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка двойного борида церия и кобальта осуществляют в стеклоуглеродном тигле объемом 20 мл, куда помещают эквимольную смесь КС1-ИаС1 массой ЗОг, содержащую в моль/см3, х10"4: СеСЬ - 2,98; СоСЬ — 6,87; КВР4 - 3,49. Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы. По достижении рабочей температуры 700°С в расплав опускают молибденовый катод, электролиз проводят при потенциале - 2,4 В относительно стеклоуглеродного электрода сравнения. Катодно-солевую грушу, содержащую двойной борид церия и кобальта, отмывают от рабочего электролита раствором фторида калия 10%. Размер частиц полученного порошка двойного борида церия и кобальта 0,07-0,3 мкм.Example 3. The electrolytic method for producing ultrafine powder of cerium and cobalt double boride is carried out in a 20 ml glass-carbon crucible, where an equimolar mixture KCl-IaC1 with a mass of ZOg containing mol / cm 3 , x10 " 4 is placed: СеСЬ - 2.98; ССЬ - 6.87; KVR4 - 3.49. 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 the operating temperature of 700 ° C, the molybdenum cathode is lowered, the electrolysis is carried out at a potential of 2.4 In relatively glassy carbon reference electrode The cathode-salt pear containing cerium and cobalt double boride is washed from the working electrolyte with a potassium fluoride solution of 10%. The particle size of the obtained cerium and cobalt double boride powder is 0.07-0.3 μm.
Техническим результатом является: получение ультрадисперсных порошков двойного борида церия и кобальта при сравнительно низкой температуре (700°С) и использованием недорогих, доступных реагентов.The technical result is: obtaining ultrafine powders of double cerium and cobalt boride at a relatively low temperature (700 ° C) and the use of inexpensive, affordable reagents.
ЛитератураLiterature
1. Никитин С.А. М., Магнитные свойства редкоземельных металлов и их сплавов. Изд.МГУ, 1989, 248с.1. Nikitin S.A. M., Magnetic properties of rare earth metals and their alloys. Published by Moscow State University, 1989, 248 pp.
2. Белов К.П. Редкоземельные металлы, сплавы и соединения - новые магнитные материалы для техники. Соросовский образовательный журнал, М., Международная Соросовская программа образования в области точных наук, 1996, с94-99.2. Belov K.P. Rare-earth metals, alloys and compounds are new magnetic materials for technology. Soros Educational Journal, M., International Soros Education Program in the field of exact sciences, 1996, p94-99.
3. Тейлор К., Дарби М. Физика редкоземельных соединений, М., изд.3. Taylor K., Darby M. Physics of rare-earth compounds, M., ed.
Мир, 1974,с.374.World, 1974, p. 374.
1. Звездин А.К., Матвеев В.М., Мухин А.А., Попов А.И. Редкоземельные ионы в магнитоупорядоченных кристаллах. М., Наука, 1985 , с.294.1. Zvezdin A.K., Matveev V.M., Mukhin A.A., Popov A.I. Rare earth ions in magnetically ordered crystals. M., Science, 1985, p. 294.
2. Фазовый состав и свойства сплавов системы Се-№-Со-Мо. Р. В. Калагова, Н. И. Калоев, А. И. Мартирян, Г.Г. Григорян и Л.Г. Арустамова. Журнал неорганической химии. №3 2002г. Ст. 45-50.2. Phase composition and properties of alloys of the Ce-No-Co-Mo system. R.V. Kalagova, N.I. Kaloev, A.I. Martiryan, G.G. Grigoryan and L.G. Arustamova. Journal of Inorganic Chemistry. No. 3 of 2002 Art. 45-50.
3. Патент РФ №2510630.3. RF patent No. 2510630.
4. Патент РФ №2507314.4. RF patent No. 2507314.
5. Патент РФ №2514237.5. RF patent No. 2514237.
6. Исследование совместного электровосстановления ионов церия с ионами кобальта и бора и электрохимический синтез двойных боридов церия и кобальта из галогенидных расплавов. Х.Б. Кушхов, А.Х. Абазова, М.К. Виндижева, Р.А. Мукожева, А.А. Кяров, З.Х. Кярова // Известия КБГУ. - Нальчик, -2016, - Том IV. - №1. С. 60-66.6. Investigation of the joint electroreduction of cerium ions with cobalt and boron ions and the electrochemical synthesis of double cerium and cobalt double borides from halide melts. H.B. Kushkhov, A.Kh. Abazova, M.K. Vindizheva, R.A. Mukozheva, A.A. Kyarov, Z.Kh. Kyarova // News of KBSU. - Nalchik, -2016, - Volume IV. - No. 1. S. 60-66.
Ю.Исследование совместного электровосстановления ионов церия, кобальта и бора из галогенидных расплавов. Х.Б. Кушхов, А.А. Мукожева, М.К. Виндижева, А.Х. Абазова, М.Н. Калибатова, Б.В. Бала // XVI Российская конференция (с международным участием). Материалы докладов том I - Екатеринбург -2013. С. 172-173.Yu. Study of joint electroreduction of cerium, cobalt and boron ions from halide melts. H.B. Kushkhov, A.A. Mukozheva, M.K. Vindizheva, A.Kh. Abazova, M.N. Kalibatova, B.V. Ball // XVI Russian Conference (with international participation). Materials of reports volume I - Ekaterinburg-2013. S. 172-173.
11 .Патент РФ № 2466090.11. Patent of the Russian Federation No. 2466090.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135665A RU2695346C1 (en) | 2018-10-08 | 2018-10-08 | Electrolytic method of producing superdispersed powder of cerium and cobalt boride |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135665A RU2695346C1 (en) | 2018-10-08 | 2018-10-08 | Electrolytic method of producing superdispersed powder of cerium and cobalt boride |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2695346C1 true RU2695346C1 (en) | 2019-07-23 |
Family
ID=67512206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018135665A RU2695346C1 (en) | 2018-10-08 | 2018-10-08 | Electrolytic method of producing superdispersed powder of cerium and cobalt boride |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2695346C1 (en) |
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 |
| RU2123975C1 (en) * | 1997-09-05 | 1998-12-27 | Институт неорганической химии СО РАН | Method of preparing rare-earth metal borides |
| 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 |
-
2018
- 2018-10-08 RU RU2018135665A patent/RU2695346C1/en active
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 |
| RU2123975C1 (en) * | 1997-09-05 | 1998-12-27 | Институт неорганической химии СО РАН | Method of preparing rare-earth metal borides |
| 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 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АБАЗОВА Азида Хасановна. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЦЕРИЯ В ГАЛОГЕНИДНЫХ РАСПЛАВАХ. ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "КАБАРДИНО-БАЛКАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Х.М. БЕРБЕКОВА". ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата химических наук, Екатеринбург, 2017. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yasuda et al. | Electrochemical formation of Nd–Ni alloys in molten NaCl–KCl–NdCl3 | |
| Lee et al. | Development of a novel electrolytic process for producing high-purity magnesium metal from magnesium oxide using a liquid tin cathode | |
| CN103643258A (en) | Method for producing aluminum-magnesium alloy by utilizing liquid aluminum cathode method | |
| Yin et al. | Thermodynamic and electrochemical properties of praseodymium and the formation of Ni-Pr intermetallics in LiCl-KCl melts | |
| RU2695346C1 (en) | Electrolytic method of producing superdispersed powder of cerium and cobalt boride | |
| Haarberg et al. | Electrodeposition of iron from molten mixed chloride/fluoride electrolytes | |
| RU2477340C2 (en) | Electrolytic method for obtaining ultradisperse powder of lanthanum hexaboride | |
| Zhou et al. | Verification of the electro-decomposition of the CaO component in equimolar CaCl2-NaCl molten salt during the direct electrolysis of ilmenite in a two-terminal chamber | |
| RU2389684C2 (en) | Electrolytic method of obtaining nanosized powder of neodymium hexoboride | |
| Jeoung et al. | A novel electrolytic process using a Cu cathode for the production of Mg metal from MgO | |
| CN107326402A (en) | The preparation method of Nitinol | |
| RU2514237C1 (en) | Method of producing ultrafine powder of yttrium and cobalt intermetallic compounds | |
| Kushkhov et al. | Electrochemical synthesis of CeB6 nanotubes | |
| RU2393115C2 (en) | Electrolytic method for synthesis of praseodymium hexaboride | |
| RU2540277C1 (en) | Electrolytic method of obtaining nanosized cerium hexaboride powder | |
| RU2466090C1 (en) | Electrolytic method of producing ultrafine cerium hexaboride powder | |
| Malyshev et al. | High temperature electrochemical synthesis of molybdenum, tungsten and chromium borides from halide-oxide melts | |
| RU2661481C2 (en) | Electrolytic method for obtaining nanosized powders of lanthanum intermetallides with cobalt | |
| JPH03140491A (en) | Rare earth metal and production of rare earth alloy | |
| RU2629184C2 (en) | Electrolytic method of obtaining nanosized lanthanum silicide powders | |
| JPH0688280A (en) | Electrolytic method for producing alloy of rare earth and other metal | |
| RU2539523C1 (en) | Electrolytic method of obtaining nanosized cerium disilicide powder | |
| RU2466217C1 (en) | Electrolytic method of obtaining ultrafine powder of gadolinium hexaboride | |
| RU2510630C1 (en) | Electrolytic method for obtaining ultrafine powder of dysprosium hexaboride | |
| Lei et al. | Electrolytic preparation of high-purity chromium |