RU2466090C1 - Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида церия - Google Patents
Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида церия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2466090C1 RU2466090C1 RU2011119429/07A RU2011119429A RU2466090C1 RU 2466090 C1 RU2466090 C1 RU 2466090C1 RU 2011119429/07 A RU2011119429/07 A RU 2011119429/07A RU 2011119429 A RU2011119429 A RU 2011119429A RU 2466090 C1 RU2466090 C1 RU 2466090C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cerium
- potassium
- synthesis
- eutectic
- hexaboride
- Prior art date
Links
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M caesium chloride Inorganic materials [Cl-].[Cs+] AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 14
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 10
- VYLVYHXQOHJDJL-UHFFFAOYSA-K cerium trichloride Chemical compound Cl[Ce](Cl)Cl VYLVYHXQOHJDJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- -1 potassium fluoroborate Chemical compound 0.000 claims abstract description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 7
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 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 abstract description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 5
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical class [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 8
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M potassium fluoride Chemical compound [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- QCCDYNYSHILRDG-UHFFFAOYSA-K cerium(3+);trifluoride Chemical compound [F-].[F-].[F-].[Ce+3] QCCDYNYSHILRDG-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 235000003270 potassium fluoride Nutrition 0.000 description 4
- 239000011698 potassium fluoride Substances 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001642 boronic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005363 electrowinning Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910001515 alkali metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001618 alkaline earth metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 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
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000012932 thermodynamic analysis Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электролитическим способам получения чистого гексаборида церия. В качестве источника церия используют безводный хлорид церия 1-4 мас.%, источника бора - фторборат калия 1-3 мас.%, фонового электролита - эвтектическую смесь хлоридов калия, натрия и цезия - остальное. Синтез ультрадисперсного порошка гексаборида церия проводят посредством электролиза из эвтектического расплава KCl-NaCl-CsCl, содержащего хлорид церия и фторборат калия. Изобретение позволяет получить чистый целевой продукт за счет хорошей растворимости эвтектического фонового электролита в воде и уменьшение затрат электроэнергии путем снижения температуры синтеза. 1 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к электролитическим способам получения чистого гексаборида церия.
Наиболее близким является способ получения гексаборида церия электролизом расплавленных сред [Самсонов Г.В. Тугоплавкие соединения редкоземельных металлов, Изд-во «Металлургия». М. 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°С, напряжение на ванне 8,5÷12 В, плотность тока 2,5÷2,6 А/см2. Состав ванны для получения гексаборида церия:
СеO2+2В2O3+CeF2
или 1/3СеО2+В2О3+CaF2
или 1/10CeO2+2B2O3+MgO+MgF2
Как отмечается [Самсонов Г.В. Тугоплавкие соединения редкоземельных металлов, Изд-во «Металлургия». М. 1964, стр.53-55], получение индивидуальной боридной фазы практически невозможно или очень затруднено. Недостатками способа 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.
Задачей изобретения является получение чистого ультрадисперсного порошка гексаборида церия, повышение скорости синтеза целевого продукта из расплавленного электролита и экономии электроэнергии за счет снижения температуры синтеза.
Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют совместное электровыделение церия и бора из галогенидного расплава на катоде и их последующее взаимодействие на атомарном уровне с образованием ультрадисперсных порошков гексаборида церия. Процесс осуществляется в трехэлектродной кварцевой ячейке в атмосфере очищенного и осушенного аргона, где катодом служат серебряный и стеклоуглеродный стержни; электродом сравнения - стеклоуглеродная пластина; анодом и одновременно контейнером - стеклоуглеродный тигель. Синтез ультрадисперсного порошка гексаборида церия проводят посредством потенциостатического электролиза из эвтектического расплава KCl-NaCl-CsCl, содержащего хлорид церия и фторборат калия при потенциалах от -2,0 до -3,0 В относительно стеклоуглеродного электрода сравнения и температуре 550°±10°С и при плотностях тока от 0,1 до 1,0 А/см2. Оптимальная продолжительность ведения процесса электролиза составляет 50÷60 мин. Полученную катодно-солевую группу отмывают от фторида церия фторидом калия.
В качестве источника церия используют безводный хлорид церия, источника бора - фторборат калия, фонового электролита - эвтектическую смесь хлоридов калия, натрия и цезия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлорид церия 1,0÷4,0;
фторборат калия 1,0÷3,0;
остальное: эвтектическая смесь хлоридов калия, натрия и цезия.
Выбор компонентов электролитической ванны произведен на основании термодинамического анализа и кинетических измерений совместного электровыделения церия и бора из галогенидных расплавов. Хлорид церия и фторборат калия являются достаточно низкоплавкими и хорошо растворимыми в эвтектическом расплаве KCl-NaCl-CsCl. Фоновый электролит (эвтектический расплав KCl-NaCl-CsCl) выбран из следующих соображений: напряжение разложения расплавленной смеси KCl-NaCl-CsCl 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 СеВ6. Размер частиц порошка определяли с помощью сканирующего зондового микроскопа Solver PRO P47.
Пример 1.
В стеклоуглеродный тигель объемом 40 мл помещали солевую смесь массой 31,96 г, содержащую 1,3 г СеСl3 (4,07 мас.%); 0,66 г KBF4 (2,06 мас.%); 4,869 г KСl (15,23 мас.%); 4,68 г NaCl (14,6 мас.%); 20,45 г CsCl (63,98 мас.%). Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы. По достижении рабочей температуры 550°С в расплав опускают стеклоуглеродный катод, электролиз проводят при потенциале -2,7 В относительно стеклоуглеродного электрода сравнения (плотность тока 0,5А/см2). Катодно-солевую группу, состоящую из гексаборида церия, отмывают от фторида церия фторидом калия. Размер частиц полученного порошка гексаборида церия 130-140 нм.
Пример 2.
В стеклоуглеродный тигель объемом 40 мл помещали солевую смесь массой 30,92 г, содержащую 0,37 г СеСl3 (1,2 мас.%); 0,55 г KBF4 (1,8 мас.%); 4,869 г KСl (16 мас.%); 4,68 г NaCl (15 мас.%); 20,45 г CsCl (66 мас.%). Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы. По достижении рабочей температуры 550°С в расплав опускают серебряный катод, электролиз проводят при потенциале -2,45 В относительно стеклоуглеродного электрода сравнения (плотность тока 0,8 А/см2). Катодно-солевую группу, состоящую из гексаборида церия, отмывают от фторида церия фторидом калия. Размер частиц полученного порошка гексаборида церия 130 нм.
Пример 3.
В стеклоуглеродный тигель объемом 40 мл помещали солевую смесь массой 31,22 г, содержащую 0,39 г СеСl3 (1,3 мас.%); 0,83 г KBF4 (2,7 мас.%); 4,869 г KCl (15,5 мас.%); 4,68 г NaCl (15 мас.%); 20,45 г CsCl (65,5 мас.%). Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы. По достижении рабочей температуры 550°С в расплав опускают стеклоуглеродный катод, электролиз проводят при потенциале -2,5 В относительно стеклоуглеродного электрода сравнения (плотность тока 0,7 А/см2). Катодно-солевую группу, состоящую из гексаборида церия, отмывают от фторида церия фторидом калия. Размер частиц полученного порошка гексаборида церия 140 нм.
Техническим результатом является: получение чистого целевого продукта за счет хорошей растворимости эвтектического фонового электролита в воде и уменьшение затрат электроэнергии путем снижения температуры синтеза.
Claims (2)
1. Электролитический способ получения ультрадисперсных порошков гексаборида церия, включающий синтез гексаборида церия из расплавленных сред, отличающийся тем, что синтез проводят из галогенидного расплава в атмосфере очищенного и осушенного аргона, причем в качестве источника церия используют безводный хлорид церия, источника бора - фторборат калия, фонового электролита - эвтектическую смесь хлоридов калия, натрия и цезия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлорид церия 1,0÷4,0
фторборат калия 1,0÷3,0
эвтектическая смесь хлоридов калия,
натрия и цезия остальное
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что синтез проводят при температуре 550°С, плотностях тока от 0,1 до 1,0 А/см2 и потенциалах электролиза относительно стеклоуглеродного электрода сравнения от -2,0 до -3,0 В.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011119429/07A RU2466090C1 (ru) | 2011-05-13 | 2011-05-13 | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида церия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011119429/07A RU2466090C1 (ru) | 2011-05-13 | 2011-05-13 | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида церия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2466090C1 true RU2466090C1 (ru) | 2012-11-10 |
Family
ID=47322242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011119429/07A RU2466090C1 (ru) | 2011-05-13 | 2011-05-13 | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида церия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2466090C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2540277C1 (ru) * | 2013-09-27 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (КГБУ) | Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB440764A (en) * | 1934-03-17 | 1936-01-06 | Electro Chimie Metal | Process for the electrolytic manufacture of borides |
| SU121561A1 (ru) * | 1958-10-06 | 1958-11-30 | Ю.Б. Падерно | Способ получени боридов редкоземельных элементов из их окислов |
| US3902973A (en) * | 1973-10-04 | 1975-09-02 | Us Interior | Electrolytic preparation of lanthanide and actinide hexaborides using a molten, cryolite-base electrolyte |
| RU2389684C2 (ru) * | 2008-04-07 | 2010-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Электролитический способ получения наноразмерных порошков гексаборида неодима |
-
2011
- 2011-05-13 RU RU2011119429/07A patent/RU2466090C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB440764A (en) * | 1934-03-17 | 1936-01-06 | Electro Chimie Metal | Process for the electrolytic manufacture of borides |
| SU121561A1 (ru) * | 1958-10-06 | 1958-11-30 | Ю.Б. Падерно | Способ получени боридов редкоземельных элементов из их окислов |
| US3902973A (en) * | 1973-10-04 | 1975-09-02 | Us Interior | Electrolytic preparation of lanthanide and actinide hexaborides using a molten, cryolite-base electrolyte |
| RU2389684C2 (ru) * | 2008-04-07 | 2010-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Электролитический способ получения наноразмерных порошков гексаборида неодима |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| САМСОНОВ Г.В. Тугоплавкие соединения редкоземельных металлов. Металлургия, 1964, с.53-55. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2540277C1 (ru) * | 2013-09-27 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (КГБУ) | Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5378325A (en) | Process for low temperature electrolysis of metals in a chloride salt bath | |
| Haarberg et al. | Electrodeposition of iron from molten mixed chloride/fluoride electrolytes | |
| KR880012798A (ko) | 전기분해에 의한 철 및 네오디뮴으로 구성된 모합금 제조방법 | |
| RU2477340C2 (ru) | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида лантана | |
| Sharma | A new electrolytic magnesium production process | |
| RU2466090C1 (ru) | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида церия | |
| RU2389684C2 (ru) | Электролитический способ получения наноразмерных порошков гексаборида неодима | |
| RU2274680C2 (ru) | Способ получения металлов электролизом расплавленных солей | |
| US3902973A (en) | Electrolytic preparation of lanthanide and actinide hexaborides using a molten, cryolite-base electrolyte | |
| US3226311A (en) | Process of producing calcium by electrolysis | |
| RU2540277C1 (ru) | Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия | |
| RU2393115C2 (ru) | Электролитический способ получения гексаборида празеодима | |
| RU2722753C1 (ru) | Электрохимический способ получения микродисперсных порошков гексаборидов металлов лантаноидной группы | |
| RU2466217C1 (ru) | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида гадолиния | |
| RU2510630C1 (ru) | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида диспрозия | |
| US2798844A (en) | Electrolyte for titanium production | |
| US2892763A (en) | Production of pure elemental silicon | |
| RU2415973C2 (ru) | Способ получения алюминия электролизом расплава | |
| RU2629184C2 (ru) | Электролитический способ получения наноразмерных порошков силицидов лантана | |
| RU2539523C1 (ru) | Электролитический способ получения наноразмерного порошка дисилицида церия | |
| CN109913901A (zh) | 一种金属铀的制备方法 | |
| US4464234A (en) | Production of aluminum metal by electrolysis of aluminum sulfide | |
| CN104294314A (zh) | 一种用粉煤灰制备金属铝或铝镁合金的方法 | |
| RU2507314C1 (ru) | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида гадолиния | |
| US3589987A (en) | Method for the electrolytic preparation of tungsten carbide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140514 |