ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ГЕКСАБОРИДА ЛАНТАНА Российский патент 2013 года по МПК C25B1/24 C01F17/00 

Описание патента на изобретение RU2477340C2

Изобретение относится к электролитическим способам получения чистого гексаборида лантана.

Наиболее близким является способ получения гексаборида лантана 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 1000°C, напряжение на ванне 3,2 B, плотность тока 20 А/см2. Состав ванны для получения гексаборида лантана: .

Как отмечается [Самсонов Г.В. Тугоплавкие соединения редкоземельных металлов, М., Изд-во «Металлургия», 1964, стр.53-55], получение индивидуальной боридной фазы практически невозможно или очень затруднено.

Недостатками способа являются сложность отделения целевого продукта от расплавленного электролита из-за низкой растворимости боратов и фторидов, высокая температура синтеза и загрязнение побочными продуктами, в частности боратами.

Задачей изобретения является получение чистого ультрадисперсного порошка гексаборида лантана, повышение скорости синтеза целевого продукта из расплавленного электролита, экономия электроэнергии за счет снижения температуры синтеза.

Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют совместное электровыделение лантана и бора из хлоридного расплава на катоде и их последующее взаимодействие на атомарном уровне с образованием ультрадисперсных порошков гексаборида лантана. Процесс осуществляется в трехэлектродной кварцевой ячейке, где катодом служит вольфрамовый стержень; электродом сравнения - стеклоуглеродный стержень, запаянный в пирекс; анодом и одновременно контейнером - стеклоуглеродный тигель. Синтез ультрадисперсного порошка гексаборида лантана проводят посредством потенциостатического электролиза из эквимольного расплава KCl-NaCl, содержащего трихлорид лантана и фторборат калия, в атмосфере очищенного и осушенного аргона при потециалах от -2,0 до -2,6 B относительно стеклоуглеродного электрода сравнения и температуре 700±10°C. Полученную катодно-солевую грушу отмывают от фторида лантана фторидом калия.

В качества источника лантана используют безводный трихлорид лантана, источника бора - фторборат калия, фонового электролита - эквимольную смесь хлоридов калия и натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хлорид лантана 2,5÷5,0;

фторборат калия 8,0÷11,0;

остальное: эквимольная смесь хлоридов калия и натрия.

Выбор компонентов электролитической ванны произведен на основании термодинамического анализа и кинетических измерений совместного электровыделения лантана и бора из хлоридных расплавов. Из соединений лантана и бора, не содержащих кислород, хлорид лантана и фторборат калия являются достаточно низкоплавкими и хорошо растворимыми в фоновом электролите, который выбран из следующих соображений: напряжение разложения расплавленной смеси KCl-NaCl больше таковых для расплавов LaCl3 и KBF4; хорошая растворимость в воде.

Фазовый состав идентифицирован методом рентгенофазового анализа на дифрактометре ДРОН-6, он показал наличие только фазы LaB6. Размер частиц порошка определяли с помощью сканирующего зондового микроскопа Solver PRO Р47.

Пример 1.

В стеклоуглеродный тигель объемом 40 мл помещали солевую смесь массой 33,01 г, содержащую 1,0 г LaCl3 (3 мас.%); 2,01 г KBF4 (8 мас.%); 16,8 г KCl (51 мас.%); 13,2 г NaCl (40 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 -2,0 B относительно стеклоуглеродного электрода сравнения (плотность тока 0,6 А/см2), продолжительность ведения процесса электролиза составляет 150 мин. Катодно-солевую грушу, состоящую из гексаборида лантана, отмывают от фторида лантана фторидом калия. Размер частиц полученного порошка гексаборида лантана 150-180 nm.

Пример 2.

В стеклоуглеродный тигель объемом 40 мл помещали солевую смесь массой 34,2 г, содержащую 1,0 г LaCl3 (2,9 мас.%); 3,2 г KBF4 (9,4 мас.%); 16,8 г KCl (49 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 -2,6 B относительно стеклоуглеродного электрода сравнения (плотность тока 0,5 А/см2), продолжительность ведения процесса электролиза составляет 120 мин. Катодно-солевую грушу, состоящую из гексаборида лантана, отмывают от фторида лантана фторидом калия. Размер частиц полученного порошка гексаборида лантана 150 nm.

Пример 3.

В стеклоуглеродный тигель 40 мл помещали солевую смесь массой 34,8 г, содержащую 1,2 г LaCl3 (3,4 мас.%); 3,6 г KBF4 (10,3 мас.%); 16,8 г KCl (48,3 мас.%); 13,2 г NaCl (38 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 -2,6 B относительно стеклоуглеродного электрода сравнения (плотность тока 0,7 А/см2), продолжительность ведения процесса электролиза составляет 150 мин. Катодно-солевую грушу, состоящую из гексаборида лантана, отмывают от фторида лантана фторидом калия. Размер частиц полученного порошка гексаборида лантана 170 nm.

Техническим результатом является: получение чистого целевого продукта за счет хорошей растворимости фонового электролита в воде, уменьшение затрат электроэнергии.

Похожие патенты RU2477340C2

название год авторы номер документа
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ГЕКСАБОРИДА ГАДОЛИНИЯ 2011
  • Кушхов Хасби Билялович
  • Узденова Азиза Суфияновна
  • Мукожева Радина Аслановна
  • Виндижева Мадзера Кадировна
  • Салех Махмуд Мохаммед Али
RU2466217C1
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ГЕКСАБОРИДА ГАДОЛИНИЯ 2012
  • Кушхов Хасби Билялович
  • Узденова Азиза Суфияновна
  • Салех Махмуд Мохаммед Али
  • Узденова Лилия Андреевна
RU2507314C1
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ГЕКСАБОРИДА ДИСПРОЗИЯ 2012
  • Кушхов Хасби Билялович
  • Узденова Азиза Суфияновна
  • Кахтан Абд Али Кадер
  • Узденова Лилия Андреевна
RU2510630C1
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНОГО ПОРОШКА ГЕКСАБОРИДА ЦЕРИЯ 2013
  • Кушхов Хасби Билялович
  • Мукожева Радина Аслановна
  • Виндижева Мадзера Кадировна
  • Абазова Азида Хасановна
RU2540277C1
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПОРОШКОВ ГЕКСАБОРИДА НЕОДИМА 2008
  • Кушхов Хасби Билялович
  • Жаникаева Залина Ахматовна
  • Адамокова Марина Нургалиевна
  • Чуксин Станислав Иванович
RU2389684C2
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ГЕКСАБОРИДА ЦЕРИЯ 2011
  • Кушхов Хасби Билялович
  • Мукожева Радина Аслановна
  • Виндижева Мадзера Кадировна
  • Узденова Азиза Суфияновна
  • Тленкопачев Мурат Рамазанович
  • Абазова Азида Хасановна
RU2466090C1
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕКСАБОРИДА ПРАЗЕОДИМА 2008
  • Кушхов Хасби Билялович
  • Жаникаева Залина Ахматовна
  • Адамокова Марина Нургалиевна
  • Чуксин Станислав Иванович
RU2393115C2
Электролитический способ получения наноразмерных порошков силицидов лантана 2015
  • Кушхов Хасби Билялович
  • Виндижева Мадзера Кадировна
  • Мукожева Радина Аслановна
  • Калибатова Марина Нургалиевна
RU2629184C2
Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка двойного борида церия и кобальта 2018
  • Кушхов Хасби Билялович
  • Мукожева Радина Аслановна
  • Виндижева Мадзера Кадировна
  • Абазова Азида Хасановна
  • Маржохова Марьяна Хажмусовна
RU2695346C1
Электролитический способ получения наноразмерных порошков интерметаллидов лантана с кобальтом 2015
  • Кушхов Хасби Билялович
  • Виндижева Мадзера Кадировна
  • Мукожева Радина Аслановна
  • Калибатова Марина Нургалиевна
RU2661481C2

Реферат патента 2013 года ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ГЕКСАБОРИДА ЛАНТАНА

Изобретение относится к электролитическим способам получения чистого гексаборида лантана. Задача решается совместным электровыделением лантана и бора из хлоридного расплава на катоде и их последующее взаимодействие на атомарном уровне. Процесс осуществляется в трехэлектродной кварцевой ячейке, где катодом служит вольфрамовый стержень; электродом сравнения - стеклоуглеродный стержень, запаянный в пирекс; анодом и одновременно контейнером - стеклоуглеродный тигель. Синтез ультрадисперсного порошка гексаборида лантана проводят посредством потенциостатического электролиза из эквимольного расплава KCl-NaCl, содержащего трихлорид лантана и фторборат калия в атмосфере очищенного и осушенного аргона при потециалах от -2,0 до -2,6 В относительно стеклоуглеродного электрода сравнения при температуре 700±10°С. Техническим результатом является: получение чистого целевого продукта за счет хорошей растворимости фонового электролита в воде, а также уменьшение затрат электроэнергии. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.

Формула изобретения RU 2 477 340 C2

1. Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида лантана, включающий синтез гексаборида лантана из расплавленных сред, отличающийся тем, что синтез проводят из хлоридного расплава в атмосфере очищенного и осушенного аргона, в качестве источника лантана используют безводный хлорид лантана, источника бора - фторборат калия, фонового электролита - эквимольную смесь хлорида калия и хлорида натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлорид лантана 2,5÷5,0 фторборат калия 8,0÷11,0 эквимольная смесь хлоридов калия и натрия остальное

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что синтез проводят при температуре 700°С, плотностях тока от 0,1 до 1,0 А/см2 и потенциалах электролиза относительно стеклоуглеродного электрода сравнения от -2,0 до -2,6 В.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2477340C2

САМСОНОВ Г.В., ТУГОПЛАВКИЕ СОЕДИНЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ
- М.: МЕТАЛЛУРГИЯ, 1964, с.53-55
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕКСАБОРИДА ПРАЗЕОДИМА 2008
  • Кушхов Хасби Билялович
  • Жаникаева Залина Ахматовна
  • Адамокова Марина Нургалиевна
  • Чуксин Станислав Иванович
RU2393115C2
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА И СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ПОРОШКОВ 2003
  • Ольбрих Армин
  • Меезе-Марктшеффель Юлиана
  • Гилле Герхард
  • Штоллер Виктор
  • Мати Вольфганг
RU2330125C2
ЭЛЕКТРОЛИЗЕР 2004
  • Карелин А.И.
  • Карелин В.А.
  • Казимиров В.А.
RU2264482C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ОКСИДА МЕТАЛЛА 2005
  • Сокольников Михаил Леонидович
  • Балакирев Владимир Федорович
RU2299176C1
US 5176890 А, 05.01.1993
US 4146438 A, 27.03.1979.

RU 2 477 340 C2

Авторы

Кушхов Хасби Билялович

Мукожева Радина Аслановна

Виндижева Мадзера Кадировна

Узденова Азиза Суфияновна

Тленкопачев Мурат Рамазанович

Нафонова Марина Нургалиевна

Даты

2013-03-10Публикация

2011-05-13Подача