Способ получения порошка карбида вольфрама

Авторы патента:

Кушхов Хасби Билялович (RU)

Курманов Николай Муазинович (RU)

Тлеужев Адальби Билелович (RU)

Адамокова Марина Нургалиевна (RU)

Хажуев Владимир Шамилович (RU)

Маржохова Марьяна Хажмусовна (RU)

C25C5/04 - из расплавов

C01B32/949 - Неметаллические элементы; их соединения

Владельцы патента RU 2661298:

Общество с ограниченной ответственностью "КАТАЛИЗАТОРЫ" (RU)

Изобретение относится к электрохимическому получению чистого порошка карбида вольфрама, обладающего развитой поверхностью и электрокаталитическими свойствами. Ведут электролиз расплава, содержащего 35,0-45,0 мол. % вольфрамата лития, 15,0-20,0 мол. % карбоната натрия и остальное - вольфрамат натрия, в открытых ваннах в гальваностатическом режиме при плотности катодного тока 2,5-7,5 А/см². Обеспечивается получение порошка из устойчивого электролита. 3 пр.

Изобретение может быть использовано для получения чистого порошка карбида вольфрама. Способ позволяет повысить устойчивость электролита и понизить стоимость исходного сырья.

Электролиз ведут при температуре 900°C, в качестве источника вольфрама используется вольфрамат лития, в качестве источника углерода используется карбонат натрия, плотность тока 2,5-7,5 А/см².

Изобретение относится к электрохимическому синтезу соединений вольфрама и может быть использовано для получения чистого порошка карбида вольфрама, обладающего развитой поверхностью, электрокаталитическими свойствами. Карбид вольфрама применяется в качестве катализатора взамен платины в процессах органического синтеза, электрокаталитических процессах (электроокисление, электровосстановление водорода) в топливных элементах.

Известны способы получения карбида вольфрама электрохимическим синтезом из расплавленных электролитов [1-3].

Наиболее близким является способ получения [3].

Задачей, поставленной авторами изобретения, является повышение устойчивости электролита и понижение стоимости исходного сырья.

Задача решается следующим образом.

Используется расплав для электрохимического синтеза карбида вольфрама, содержащий вольфрамат лития, карбонат натрия и вольфрамат натрия при следующем соотношении компонентов, мол. %:

Вольфрамат лития	35,0-45,0
Карбонат натрия	15,0-20,0
Вольфрамат натрия	остальное

Для осуществления электрохимического синтеза необходимо, чтобы потенциалы электровыделения углерода и вольфрама были равны или близки. Поэтому используется расплав, значения напряжения разложения карбоната натрия и вольфрамата лития близки и происходит совместное электроосаждение углерода и вольфрама с образованием WC. Растворитель Na₂WO₄ выбран на том основании, что система Li₂WO₄-Na₂WO₄ является самой низкотемпературной оксидной системой для выделения металлического вольфрама на электроотрицательные подложки (никель).

Карбонат натрия является более устойчивым и наиболее дешевым из всех карбонатов щелочных металлов, и его наличие в электролите синтеза позволяет повысить устойчивость электролита и понизить стоимость исходного сырья.

Электролит готовят расплавлением в электропечи смеси вольфраматов натрия и лития в графитовом тигле. При достижении 700°C в расплав добавляют карбонат натрия. По достижении рабочей температуры в расплав погружают электроды. Электролиз осуществляют в открытых ваннах в гальваностатическом режиме при плотности катодного тока 2,5-7,5 А/см², температуре 900°C с графитовым анодом и при использовании в качестве катода никелевого стержня. Выход по току 85-90%.

Порошки карбида вольфрама получаются при плотности тока 2,5-7,5 А/см². При концентрации карбоната натрия меньше 15 мол. % получаются карбид вольфрама, содержащий полукарбид вольфрама (W₂C) и металлический вольфрам. Если концентрация карбоната натрия более 20 мол. %, то в процессе электролиза наряду с карбидом получается свободный углерод.

Реакции, протекающие при электрохимическом синтезе, описываются следующими уравнениями:

на катоде:

процесс электрохимического восстановления анионов WO₄^2-,

катионизированных ионами Li⁺, можно описать общей схемой:

на аноде:

2CO₃^2--4е^-=2CO₂+O₂

Образование карбидов вольфрама происходит за счет атомарного взаимодействия вольфрама и углерода на катоде по реакции:

xW+С=W_xC

Пример 1. Процесс получения высокодисперсного порошка карбида вольфрама осуществляют в электролите, содержащем, мол. %: Na₂WO₄ 50,0; Li₂WO₄ 35,0; Na₂CO₃ 15. Температура 900°C. Катод - никелевый стержень диаметром 0,4 см. Анод - графит марки МПГ-7. Плотность тока 2,5 А/см². Продолжительность электролиза составляет 40 мин, после чего 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 карбида вольфрама высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из карбида вольфрама WC. Выход по току 85-90%.

Пример 2. Процесс получения высокодисперсного порошка карбида вольфрама осуществляют в электролите, содержащем, мол. %: Na₂WO₄ 42,5; Li₂WO₄ 40,0; Na₂CO₃ 17,5. Температура 900°C. Катод - никелевый стержень диаметром 0,4 см. Анод - графит марки МПГ-7. Плотность тока 4,5 А/см². Продолжительность электролиза составляет 30 мин, после чего из расплава вынимают карбидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры карбидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой и раствором 1Н NH₄ ОН. После чего порошок карбида вольфрама высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из карбида вольфрама WC. Выход по току 85-90%.

Пример 3. Процесс получения высокодисперсного порошка карбида вольфрама осуществляют в электролите, содержащем, мол. %: Na₂WO₄ 35,0; Li₂WO₄ 45,0; Na₂CO₃ 20. Температура 900°C. Катод - никелевый стержень диаметром 0,4 см. Анод - графит марки МПГ-7. Плотность тока 7,5 А/см². Продолжительность электролиза составляет 20 мин, после чего 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 карбида вольфрама высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из карбида вольфрама WC. Выход по току 85-90%.

Технический результат изобретения заключается в возможности получения порошка из более устойчивого электролита и понижении стоимости исходного сырья.

Литература

1. Pat. 3589987 USA, jC³ B01k 1/00. Method of Electrolytic Preparation of Tungsten Carbide / I. Gomes, D. Barker. – Publ. 29.06.71.

2. Pat. 4430170 USA, МКИ⁴ C25D 3/66. Electrodeposition of Refractory Metal Carbides K.H. Stem. - Publ. 07.02.84.

3. Патент РФ 2372421. Способ получения нанодисперсного порошка карбида вольфрама. Дата публикации 10.11.2009 г.

Способ получения порошка карбида вольфрама, включающий электролиз расплава, содержащего вольфрамат натрия, вольфрамат лития и карбонат металла, отличающийся тем, что в качестве карбоната металла используют карбонат натрия, причем электролиз расплава ведут при плотности тока 2,5-7,5 А/см² и следующем соотношении компонентов в расплаве, мол. %:

Вольфрамат лития	35,0-45,0
Карбонат натрия	15,0-20,0
Вольфрамат натрия	остальное

Изобретение относится к электрохимическому получению наноразмерных порошков интерметаллидов гольмия и никеля, которые могут быть использованы в качестве катализаторов в химической и нефтехимической промышленности, в водородной энергетике для обратимого сорбирования водорода, а также для создания магнитных материалов.

Способ получения порошков интерметаллидов самария и кобальта // 2615668

Изобретение относится к электрохимическому синтезу магнитных материалов. Получают порошок интерметаллидов самария и кобальта.

Способ электрохимического получения порошка иридия с удельной поверхностью более 5 м2/г // 2600305

Изобретение относится к электрохимическому получению порошкового иридия с высокой удельной поверхностью, который может быть использован в устройствах катализа горения многокомпонентных топлив при температурах до 2100°С без изменения химического состава и потери формы.

Способ получения ультрадисперсных порошков интерметаллидов иттрия с кобальтом // 2514237

Изобретение относится к электрохимическому получению ультрадисперсных порошков интерметаллидов иттрия с кобальтом для создания магнитных материалов и ячеек хранения информации.

Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида гадолиния // 2507314

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°C в атмосфере очищенного и осушенного аргона.

Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида гадолиния // 2466217

Изобретение относится к электролитическим способам получения чистого гексаборида гадолиния. .

Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида церия // 2466090

Изобретение относится к электролитическим способам получения чистого гексаборида церия. .

Способ получения высоко- и нанодисперсного порошка металлов или сплавов // 2423557

Изобретение относится к области электрохимического получения металлических порошков из расплавленных солей, в частности для получения высоко- и нанодисперсных порошков металлов и сплавов.

Способ получения порошков металлов и сплавов восстановлением из катодного материала // 2423556

Изобретение относится к области электрохимического получения порошков металлов из расплавленных солей и может быть использовано в химической, электрохимической промышленности, энергетике.

Способ получения порошка тугоплавкого металла // 2401888

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности получению высокочистых наноразмерных порошков тугоплавких металлов различного гранулометрического состава и микроструктуры, применяемых в производстве танталовых и ниобиевых конденсаторов и иных изделий и полупроводников.

Способ генерирования озона и портативное устройство для генерирования озона // 2661232

Группа изобретений относится к способам и устройствам физической генерации озона из кислородсодержащего газа и может быть использована для бактерицидной обработки ран, гинекологических патологий, стерилизации хирургического инструмента.

Алмазное покрытие и способ его осаждения // 2660878

Изобретение относится к микрокристаллическому алмазному покрытию, предназначенному для трибологических областей применения в сфере микромеханики, а также в оптике.

Способ получения выращенных радиоактивных алмазов и выращенный радиоактивный алмаз // 2660872

Изобретение относится к области получения синтетических алмазов, включающих изотоп 14С, обладающих β-излучением. Алмазы выращиваются из карбида железа, образующегося непосредственно в ростовой камере из карбоната бария, являющегося продуктом переработки отработавшего ядерного топлива и содержащего в своем составе 50-70% изотопа 14С от общей массы углерода, и не менее чем 5-кратного по отношению к общей массе карбоната бария избытка железа.

Озонатор // 2660870

Изобретение относится к аппаратам синтеза озона из кислорода. Озонатор содержит два высокоомных электрода в виде полос, закрепленных на обеих поверхностях диэлектрического барьера и разнесенных так, что полосы одного электрода расположены относительно полос другого электрода в последовательно чередующемся порядке.

Способ ковалентной функционализации углеродных нанотрубок с одновременным ультразвуковым диспергированием для введения в эпоксидные композиции // 2660852

Изобретение может быть использовано при изготовлении эпоксидных композиций. Поверхность углеродных нанотрубок (УНТ) фторируют путем обработки порошка не функционализированных нанотрубок газообразным фтором.

Способ получения синтез-газа из co2 // 2660139

Изобретение относится к технологии газификации угля и может быть использовано для получения синтез-газа. Способ получения синтез-газа заключается в следующем.

Способ получения водорастворимых гидроксилированных производных эндометаллофуллеренов лантаноидов // 2659972

Изобретение может быть использовано при изготовлении контрастирующих агентов для магнитно-резонансной томографии при диагностике заболеваний. Сначала получают эндометаллофуллерены лантаноидов электродуговым испарением лантаноидсодержащего графитового электрода.

Способ получения трехмерных углеродных структур фотонного типа пиролизом этанола при повышенном давлении // 2659277

Изобретение относится к области углеродных материалов и может быть использовано в электронной промышленности. Трехмерные углеродные структуры фотонного типа получают пиролизом этанола при температуре 500-800 °C и давлении 1000-4000 атм в течение 72 ч в присутствии платинового катализатора с добавлением 2% об.

Способ получения одномерных углеродных структур фотонного типа пиролизом этанола при повышенном давлении // 2659275

Изобретение относится к области углеродных материалов и может быть использовано в электронной промышленности. Углеродные одномерные углеродные структуры фотонного типа получают пиролизом этанола при температуре 500-800°C с термоградиентом 50-100°С под давлением 1000-4000 атм в присутствии платинового катализатора в течение 72 ч и микрокристаллов алмаза в количесвте 9·10-6 об.%.

Катализатор, способ приготовления катализатора и способы окислительной конверсии углеводородов, гидрирования оксидов углерода и углеводородов // 2659078

КАТАЛИЗАТОР, СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА И СПОСОБЫ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ, ГИДРИРОВАНИЯ ОКСИДОВ УГЛЕРОДА И УГЛЕВОДОРОДОВ. .

Автономная установка для получения водорода // 2661580

Изобретение относится к установкам для получения водорода паровоздушной конверсией углеводородов и может быть использовано в автономных энергоисточниках на топливных элементах. Данная установка включает линию подачи углеводородного сырья и реактор паровоздушного риформинга, оснащенный линией ввода нагретой смеси воздуха с водой, а также линиями ввода нагретой смеси углеводородного сырья с водой и вывода водородсодержащего газа, на которых установлен теплообменник, оборудованный холодильником-конденсатором, узлом выделения водорода с линией вывода водорода и узлом окисления с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа, на которой установлен теплообменник нагрева смеси воздуха с водой. При этом узел выделения водорода расположен в реакторе и оснащен водородселективной перегородкой, холодильник-конденсатор установлен на линии вывода отходящего газа после теплообменника нагрева смеси воздуха с водой и оснащен линиями подачи воды в линии подачи углеводородного сырья и воздуха, при этом установка оборудована электрогенератором с газотурбинным агрегатом, турбина которого расположена на линии вывода отходящего газа, а компрессор оснащен линией ввода воздуха и линиями подачи сжатого воздуха в узел окисления и в реактор. Технический результат заключается в автономности данной установки. 1 ил., 1 пр.