Способ получения композиций карбида вольфрама с платиной


 

C25B1/12 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2478142:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (RU)

Изобретение относится к электрохимическому способу получения композиций карбида вольфрама с платиной и может быть использовано для создания нового поколения топливных элементов и электролизеров для электрохимического получения водорода. Получение композиции карбида вольфрама с платиной, обладающей повышенной электрокаталитической активностью, снижение температуры электрохимического синтеза целевого продукта, а также повышение скорости синтеза целевого продукта при уменьшении затрат электроэнергии является техническим результатом предложенного изобретения. Для электрохимического синтеза композиции карбида вольфрама с платиной используют электролит, содержащий хлорид натрия, хлорид калия, хлорид цезия, фтороксивольфрамат натрия, платинохлористоводородную кислоту. Электролиз проводят в трехэлектродной кварцевой ячейке, где катодом служит стеклоуглеродный тигель, при температуре 550°C, при плотностях тока 0,1-1,0 А/см, а в качестве источника углерода используют диоксид углерода. 2 пр.

 

Изобретение относится к электрохимическому получению композиций карбида вольфрама с платиной и может быть использовано для создания нового поколения топливных элементов и электролизеров для электрохимического получения водорода.

Известен способ получения карбидов вольфрама электрохимическим восстановлением хлоридно-оксидных расплавленных систем под избыточным давлением диоксида углерода [Шаповал В.И., Кушхов Х.Б., Новоселова И.А. Высокотемпературный электрохимический синтез карбида вольфрама. // Журнал прикладной химии, №.5, 1985, стр.1027-1030], где в качестве электролита для получения карбидов вольфрама используют расплав KCl-NaCl-Na2WO4-MgCl2-CO2, электролиз проводят при температуре 700°C и плотности тока 0,1-0,5 А/см2. Продуктом электрохимического синтеза являются карбиды вольфрама WC, W2C.

Известен способ получения карбидов вольфрама электрохимическим восстановлением поливольфраматных расплавов под избыточным давлением диоксида углерода [Кушхов Х.Б., Новоселова И.А., Шаповал В.И., Тищенко А.А. Особенности электрохимического восстановления поливольфраматных расплавов под избыточным давлением диоксида углерода. // Электрохимия, т.28, вып.5, 1992, стр.779-784], где в качестве электролита для получения карбидов вольфрама используют расплав Na2WO4-Li2WO4-CO2, электролиз проводят при температуре 900°C и плотности тока 0,1-0,20 А/см2. Продуктом электрохимического синтеза являются карбиды вольфрама WC, W2C.

Общим недостатком приведенных аналогов является невысокая электрокаталитическая активность получаемых карбидов вольфрама, трудность в отмывке целевого продукта от расплава, содержащего вольфрамат натрия и высокая температура осуществления электрохимического синтеза.

Наиболее близким является способ получения карбидов вольфрама совместным электровосстановлением фтороксидных комплексов вольфрама и диоксида углерода в хлоридно-фторидном расплаве [Кушхов Х.Б., Новоселова И.А., Супаташвили Д.Г., Шаповал В.И. Совместное электровосстановление фтороксидных комплексов вольфрама и диоксида углерода в хлоридно-фторидном расплаве. // Электрохимия, т.26, вып.1, 1990, стр.48-51], где в качестве электролита для получения карбидов вольфрама используют расплав KCl-NaCl-Na3F-WO3-CO2, электролиз проводят при температуре 700-825°C и плотностях тока 0,05-0,150 А/см2. Продуктами электрохимического синтеза являются карбиды вольфрама WC и W2C. Данный способ принят за прототип.

Недостатком прототипа является невысокая электрокаталитическая активность получаемых карбидов вольфрама, высокая температура осуществления электрохимического синтеза, а также низкая скорость синтеза, связанная с использованием невысоких плотностей тока.

Задача изобретения - получение композиции карбида вольфрама с платиной, обладающей повышенной электрокаталитической активностью, снижение температуры электрохимического синтеза целевого продукта, а также повышение скорости синтеза целевого продукта, уменьшение затрат электроэнергии.

Задача решается следующим образом.

Для электрохимического синтеза композиций карбида вольфрама с платиной используют электролит, содержащий хлорид натрия, хлорид калия, хлорид цезия, предварительно приготовленный фтороксивольфрамат натрия, платинохлористоводородную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

KCl 12,95-14,84
NaCl 13,47-15,44
Na3WO3F3 2,27-4,33
H2PtCl6 2,60-9,07
CsCl Остальное

Электролиз ведут при температуре 550°C при плотностях тока 0,1-1,0 А/см2, а в качестве источника углерода используют диоксид углерода.

Процесс, протекающий при электрохимическом синтезе, описываются следующими реакциями:

Катодный процесс: Na3WO3F3+6е-→W0+3O2-+3NaF

C+4O2+4e-→C0+2O2-

Pt+4+4e-→Pt0

H2PtCl6+4e-→Pt0+2HCl↑+2Cl20

Реакция взаимодействия W+C, W+Pt на атомарном уровне

2W+C=W2C, Pt+W=Pt2W

Анодный процесс: 2СО32-+4e-→СО2+2O2

CO2+O2-→CO32-

Необходимым условием для осуществления электрохимического синтеза является то, что потенциалы электровосстановления углерода, вольфрама и платины должны быть близки. Совместное электровосстановление оксифторидных комплексов вольфрама, хлоридных комплексов платины и диоксида углерода осуществляется в оксидно-галогенидном расплаве. Процесс ведут в трехэлектродной кварцевой ячейке, где катодом служит стеклоуглеродный стержень, анодом и одновременно контейнером служит стеклоуглеродный тигель, в качестве электрода сравнения используется платино-кислородный электрод. Электрохимический синтез композиции карбида вольфрама с платиной осуществляется гальваностатическим электролизом из электролита KCl-NaCl-CsCl-Na3WO3F3-H2PtCl6.

Способ осуществляется следующим образом: вначале готовят фоновый электролит KCl-NaCl-CsCl. Индивидуальные соли предварительно перекристаллизовывают и сплавляют в атмосфере очищенного и осушенного аргона. Используемые в качестве фонового электролита хлориды калия, натрия и цезия марки «о.с.ч.» просушивают при температуре 300°C, затем переплавляют в платиновом тигле под вакуумом. Оксиды вольфрама (VI) марки "о.с.ч." и "х.ч." и фторид натрия марки "х.ч." предварительно высушивают при температуре 150÷200°C в течение 3÷4 часов, а затем прокаливают при температуре 500°C под вакуумом. Фтороксивольфрамат натрия получают сплавлением фторида натрия и оксида вольфрама (VI). В качестве источника ионов платины используют платинохлористоводородную кислоту H2PtCl6, с содержанием платины - 37,63%.

После приготовления фонового электролита в расплав добавляют Na3WO3F3, H2PtCl6 и создают избыточное давление диоксида углерода, а затем проводят гальваностатический электролиз при плотностях тока 0,1-1,0 А/см2 при температуре 550°C.

После проведения электролиза из расплава вынимают карбидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры карбидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой и раствором 1Н NH4OH. После чего порошок высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C.

Пример 1. Процесс получения композиций карбида вольфрама и платины осуществляют в расплаве содержащем, мас.%: KCl - 14,84; NaCl - 15,44; CsCl - 64,85; Na3WO3F3 - 2,27; H2PtCl6 - 2,60. Расплав плавят при температуре 550°C. После расплавления создают давление диоксида углерода над расплавом, равное 10·105 Па. Далее проводят гальваностатический электролиз продолжительностью 40 мин, используя в качестве катода стеклоуглеродный стержень диаметром 0,2 см, а в качестве анода стеклоуглеродный тигель, который одновременно служит контейнером для расплава. Плотность тока 0,1 А/см2. После проведения электролиза из расплава вынимают карбидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры карбидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой и раствором 1Н NH4OH. После чего порошок высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из W2C, Pt2W. Выход по току 85-90%.

Пример 2. Процесс получения композиций карбида вольфрама и платины осуществляют в расплаве, содержащем, мас.%: KCl - 14,15; NaCl - 14,73; CsCl - 61,83; Na3WO3F3 - 4,33; H2PtCl6 - 4,96. Расплав плавят при температуре 550°C. После расплавления создают давление диоксида углерода над расплавом, равное 12·105 Па. Далее проводят гальваностатический электролиз продолжительностью 40 мин, используя в качестве катода стеклоуглеродный стержень диаметром 0,2 см, а в качестве анода стеклоуглеродный тигель, который одновременно служит контейнером для расплава. Плотность тока 0,5 А/см2. После проведения электролиза из расплава вынимают карбидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры карбидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой и раствором 1Н NH4OH. После чего порошок высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из W2C, Pt2W. Выход по току 85-90%.

Пример 3. Процесс получения композиций карбида вольфрама и платины осуществляют в расплаве, содержащем, мас.%: KCl - 12,95; NaCl - 13,47; CsCl - 56,58; Na3WO3F3 - 3,93; H2PtCl6 - 9,07. Расплав плавят при температуре 550°C. После расплавления создают давление диоксида углерода над расплавом, равное 14·105 Па. Далее проводят гальваностатический электролиз продолжительностью 40 мин, используя в качестве катода стеклоуглеродный стержень диаметром 0,2 см, а в качестве анода стеклоуглеродный тигель, который одновременно служит контейнером для расплава. Плотность тока 1,0 А/см2. После проведения электролиза из расплава вынимают карбидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры карбидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой и раствором 1Н NH4OH. После чего порошок высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из W2C, Pt2W. Выход по току 85-90%.

Техническим результатом является получение композиций карбида вольфрама с платиной, обладающей повышенной электрокаталитической активностью, уменьшение затрат электроэнергии за счет снижения температуры электрохимического синтеза целевого продукта, а также повышение скорости синтеза целевого продукта.

Способ получения композиции карбида вольфрама с платиной, включающий электролиз расплава, содержащего хлорид натрия, хлорид калия, осуществляемый в присутствии диоксида углерода под избыточным давлением, отличающийся тем, что электролиз ведут при температуре 550°C и плотности тока 0,1-1,0 А/см2 в расплаве, дополнительно содержащем хлорид цезия, предварительно приготовленный фтороксивольфрамат натрия, платинохлористоводородную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

KCl 12,95-14,84
NaCl 13,47-15,44
Na3WO3F3 2,27-4,33
H2PtCl6 2,60-9,07
CsCl остальное


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электролитическим способам получения чистого гексаборида лантана. .

Изобретение относится к способу изготовления титанового электрода и может быть использовано для водоподготовки и очистки сточных вод, где применяется раствор гипохлорита натрия NaClO, содержащий активный хлор.

Изобретение относится к газопламенной обработке материалов водородно-кислородной смесью. .

Изобретение относится к способу, а также к подходящему для него устройству для удаления соединений кремния из рассола, который предназначен для электролиза. .

Изобретение относится к электрохимии, а именно к способам и устройствам для проведения электролиза. .

Изобретение относится к газопламенной обработке материалов водородно-кислородной смесью, в частности к электролизерам для получения смеси водорода и кислорода. .

Изобретение относится к газопламенной обработке материалов водородно-кислородным пламенем, когда водородно-кислородную смесь (гремучий газ) получают электролизом воды в электролизно-водном генераторе (термин «электролизно-водных генератор» - по ГОСТ 2601-84, термин 160).

Изобретение относится к способу синтеза 3,7-диаминофенотиазина из 1,4-фенилендиамина и сернистого реагента
Изобретение относится к катализаторам получения молекулярного водорода

Изобретение относится к способу получения водорода из воды и может быть использовано в химической промышленности, для переработки углеводородов, а также в системах аккумулирования и транспорта энергии и как топливо в транспортных и стационарных энергоустановках

Изобретение относится к способу получения водорода из воды и может быть использовано в химической промышленности, для переработки углеводородов, а также в системах аккумулирования и транспорта энергии и как топливо в транспортных и стационарных энергоустановках

Изобретение относится к области электротехники, а именно к материалам для газодиффузионных электродов электрохимических источников тока, в том числе для топливных элементов с полимерными протонообменными мембранами, использующихся в качестве бесшумных источников тока, например, на подводных лодках

Изобретение относится к области электротехники, а именно к материалам для газодиффузионных электродов электрохимических источников тока, в том числе для топливных элементов с полимерными протонообменными мембранами, использующихся в качестве бесшумных источников тока, например, на подводных лодках

Изобретение относится к области электротехники, а именно к материалам для газодиффузионных электродов электрохимических источников тока, в том числе для топливных элементов с полимерными протонообменными мембранами, использующихся в качестве высоконадежных, экологически чистых источников тока, например, для резервных устройств бесперебойного питания

Изобретение относится к области электротехники, а именно к материалам для газодиффузионных электродов электрохимических источников тока, в том числе для топливных элементов с полимерными протонообменными мембранами, использующихся в качестве высоконадежных, экологически чистых источников тока, например, для резервных устройств бесперебойного питания

Изобретение относится к области химии и технологии рения, в частности электрохимическому способу получения метилатов рения, которые могут использоваться как предшественники для получения сплавов рения с другими тугоплавкими металлами, ультрадисперсных (>100 нм) и наноразмерных (<100 нм) порошков функциональных материалов на основе рения (металлического рения, оксидов рения (IV) и (VI)), нашедшие свое применение в реакциях кросс-конденсации и восстановительной дегидратации спиртов с целью получения моторных топлив и/или присадок к ним

Изобретение относится к устройству для обеспечения опоры электродов в установке для электролиза, причем указанная опора содержит шинопровод, к которому прикреплены электроды, расположенные на обеих сторонах шинопровода и вертикально проходящие ниже шинопровода, а шинопровод и указанные электроды предназначены для погружения, по меньшей мере, частичного в электролит, который выделяет один или большее количество газообразных продуктов коррозионного характера
Наверх