Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия



Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия
Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия
Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия
Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия
Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия
Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия
Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия

 

C25B1/00 - 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 2540277:

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

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.

 

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.

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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения оксидной шихты, пригодной для производства цветных кристаллов корунда, включающему анодное растворение сплава на основе алюминия высокой чистоты в водном растворе, содержащем катионы N H 4 + , Na+ или их смеси, отделение гидроксильного осадка, его промывку и прокаливание.

Изобретение относится к электрохимическому способу получения порошка гексаборида кальция, включающему электролиз солевого расплава, содержащего кальций- и борсодержащие компоненты.
Изобретение относится к способу получения высокочистого оксида алюминия электролизом, включающему анодное растворение алюминия высокой чистоты в водном растворе хлорида аммония, отделение гидроксильного осадка, его промывку дистиллированной водой и прокаливание.

Изобретение относится к способу и устройству для обработки отходящих газов. Сущность изобретения: способ и устройство для производства аммиака, подходящего для использования в качестве восстановителя в системах селективного каталитического восстановления (scr), селективного некаталитического восстановления (sncr) или обработки топочных газов.

Изобретение относится к способу получения диарилкарбоната, включающему следующие стадии: а) получение фосгена при взаимодействии хлора с монооксидом углерода, б) взаимодействие полученного на стадии а) фосгена с не менее чем одним монофенолом в присутствии содержащего щелочь водного основания, протекающее с образованием диарилкарбоната и содержащего хлорид щелочного металла отработанного водного раствора, в) отделение и переработка образовавшегося на стадии б) диарилкарбоната, г) отделение остатков растворителя от оставшегося на стадии в) раствора, содержащего хлорид щелочного металла, до того как раствор, содержащий хлорид щелочного металла, направляют на осмотическую мембранную дистилляцию на стадии д), д) концентрирование по крайней мере части оставшегося на стадии г) раствора, содержащего хлорид щелочного металла, с помощью осмотической мембранной дистилляции, причем в качестве акцептора воды применяют раствор гидроксида щелочного металла, е) электрохимическое окисление по крайней мере части содержащего хлорид щелочного металла раствора со стадии д) с образованием хлора, раствора гидроксида щелочного металла и при необходимости водорода.

Изобретение относится к способу получения водорода из воды, включающему разложение воды на водород и кислород под действием высокочастотного электромагнитного поля.

Изобретение относится к способу изготовления электродов с пористым никелевым покрытием для щелочных электролизеров воды путем нанесения никелевого порошка из гальванической ванны с добавками низкомолекулярных спиртов на поверхность никелевой просечно-вытяжной сетки.

Изобретение относится к способу изготовления коррозионностойкого электрода, включающему изготовление биметаллической основы электрода, содержащей титановый корпус с медным сердечником внутри.

Изобретение относится к способу электролиза для отделения электролизных газов от жидкого электролита посредством по меньшей мере одного электролизного электрода, находящегося под электрическим напряжением, при этом вызывают искусственную вибрацию указанного электролизного электрода с резонансной частотой колебаний, а упомянутое электрическое напряжение подают на электролизный электрод в режиме колебаний с более низкой частотой гармоники, чем указанная резонансная частота колебаний.

Изобретение относится к способу получения поликарбоната на границе раздела фаз и последующего электролиза содержащей хлорид натрия технологической отработанной воды, который включает следующие стадии: a) получение фосгена взаимодействием хлора с монооксидом углерода, b) взаимодействие полученного на стадии а) фосгена, по меньшей мере, с одним бисфенолом в присутствии, по меньшей мере, одного основания, по меньшей мере, одного катализатора с основным характером и, по меньшей мере, одного органического растворителя с образованием поликарбоната и раствора, содержащего хлорид щелочного металла, c) выделение и переработку полученного на стадии b) поликарбоната, d) отделение остающегося на стадии с) раствора, содержащего хлорид щелочного металла, от остатков растворителя и остатков катализатора прежде всего путем отгонки с водяным паром и обработки адсорбентами, прежде всего активированным углем, e) электрохимическое окисление, по меньшей мере, части содержащего хлорид щелочного металла раствора стадии d) с образованием хлора, щелочи и при необходимости водорода, отличающемуся тем, что при отделении раствора, реализуемом на стадии d) перед его обработкой адсорбентами, показатель рН раствора устанавливают на уровне 8 или ниже и f) по меньшей мере, часть полученного на стадии е) хлора возвращают на стадию а) и/или, g) по меньшей мере, часть полученной на стадии е) щелочи возвращают на стадию b) синтеза поликарбоната.

Изобретение относится к технологиям жидкостной экстракции, в частности получению концентрата редкоземельных металлов, в цветной и черной металлургии, при переработке отходов химических и металлургических производств, а также для очистки шахтных и рудничных и промышленных сточных вод.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения алюмокалиевых квасцов подготавливают сырье, в качестве которого используют остатки доманиковых образований, содержащие алюминий, кремнезем, органическое вещество и включающие редкие и редкоземельные элементы.

Изобретение относится к гидрометаллургии лантаноидов, а именно к получению кристаллических нанопорошков оксидов лантаноидов. Способ получения порошков индивидуальных оксидов лантаноидов включает осаждение соли лантаноидов из азотнокислых растворов твердой щавелевой кислотой при непрерывном введении полиакриламида, отделение ее, промывку, сушку, термообработку полученного осадка и последующую обработку в слабом переменном магнитном поле с частотой 20÷50 Гц и амплитудой 0,05÷0,1 Тл.

Изобретение относится к области нанотехнологий, а именно к пламенно-дуговой технологии синтеза наноструктурированных композиционных материалов. Предложенный способ синтеза наноструктурного композиционного CeO2-PdO материала в плазме электрического разряда включает откачивание вакуумной камеры, наполнение ее инертным газом, зажигание электрической дуги постоянного тока между графитовым электродом и металл-углеродным композитным электродом, представляющим собой графитовый стержень с просверленной по центру полостью, и распыление композитного электрода.
Изобретение может быть использовано при получении магнитотвердых материалов, используемых в электротехнике и машиностроении. Способ получения магнитотвердого материала Sm2Fe17Nx включает смешивание порошков Sm и Fe, их механоактивацию и последующее азотирование.

Изобретение относится к каталитической композиции, а также способам (вариантам) получения каталитической композиции для обработки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания на основе оксида циркония, оксида церия и оксида иттрия или на основе оксида циркония, оксида церия и по меньшей мере двух оксидов редкоземельных металлов, не являющихся церием, с массовым содержанием оксида циркония по меньшей мере 20% и оксида церия не более 70%.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности при переработке апатитового сырья на минеральные удобрения. Для кристаллизации фосфатов редкоземельных металлов (РЗМ) из пересыщенных растворов экстракционной фосфорной кислоты используют твердый затравочный материал - гранулированный полуводный гидрат фосфата церия.

Изобретение относится к способу извлечения редкоземельных элементов из фосфорной кислоты при переработке хибинских апатитовых концентратов на удобрения. Способ включает сорбцию с помощью сильно-кислотного макропористого катионита Purolite С-150, осуществляемую в диапазоне температур 40-80°C, промывку насыщенного суммой редкоземельных элементов сорбента водой, десорбцию раствором нитрата аммония с получением товарного десорбата и дополнительную экстракционную очистку полученного десорбата 100% трибутилфосфатом.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Желтые неорганические пигменты получают смешиванием в стехиометрическом соотношении (NH4)6Mo7O24·4H2O и Sm2O3; измельчают в шаровой мельнице и прокаливают на воздухе при 1500-1650°C в течение 10-12 часов.
Изобретение относится к нефтехимической промышленности и может быть использовано в производстве неодимового 1.4-цис-полизопрена. Способ получения сольвата хлорида неодима с изопропиловым спиртом для неодимового катализатора полимеризации изопрена осуществляют смешением хлорида неодима с изопропиловым спиртом, при этом на стадии синтеза сольвата хлорида неодима осуществляют гидродинамическое воздействие в трубчатом турбулентном реакторе диффузор-конфузорной конструкции.

Изобретение относится к электрохимическому способу получения порошка гексаборида кальция, включающему электролиз солевого расплава, содержащего кальций- и борсодержащие компоненты.
Наверх