Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида диспрозия

Классы МПК:C01B35/04 бориды металлов
C01F17/00 Соединения редкоземельных металлов, те скандия, иттрия, лантана или группы лантаноидов
C25B1/26 хлор; его соединения
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-11-02
публикация патента:

Изобретение относится к электролитическим способам получения чистого гексаборида диспрозия. В качестве источника диспрозия используют безводный трихлорид диспрозия, источника бора - фторборат калия, фонового электролита - эквимольную смесь хлоридов калия и натрия. Электролиз ведут в потенциостатическом режиме при температуре 700±10°С, плотностях тока от 0,1 до 1,0 А/см2 и потенциалах электролиза от 2,5 до 2,8 В относительно стеклоуглеродного квазистационарного электрода сравнения. Техническим результатом является получение чистого ультрадисперсного порошка гексаборида диспрозия, повышение скорости синтеза целевого продукта из расплавленного электролита и снижение энергозатрат. 2 пр.

Изобретение относится к электролитическим способам получения чистого ультрадисперсного порошка гексаборида диспрозия.

Наиболее близким является способ получения гексаборида диспрозия при помощи электролиза расплавленных сред [Самсонов Г.В. Тугоплавкие соединения редкоземельных металлов с неметаллами. М.: Изд-во «Металлургия». 1964, стр.53-55]. Электролиз осуществляется в графитовых тиглях, служащих одновременно анодом; катод изготовляется 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 3÷15 В, плотность тока 0,3÷3,0 А/см2. Состав ванны для получения гексаборида диспрозия: Dy2O3 +2B2O3+MgO+MgF2.

Как отмечается [Самсонов Г.В. Тугоплавкие соединения редкоземельных металлов с неметаллами. М.: Изд-во «Металлургия». 1964, стр.53-55], получение индивидуальной боридной фазы диспрозия практически невозможно или очень затруднительно. Недостатками также являются высокая температура синтеза и сложность отделения целевого продукта от расплавленного электролита из-за низкой растворимости боратов и фторидов, загрязнение побочными продуктами, например боратами и графитом.

Задачей изобретения является получение чистого ультрадисперсного порошка гексаборида диспрозия, повышение скорости синтеза целевого продукта из расплавленного электролита и снижение энергозатрат.

Сущность изобретения заключается в том, что осуществляется совместное электровыделение диспрозия и бора из хлоридного расплава на катоде и последующее взаимодействие их на атомарном уровне с образованием ультрадисперсных порошков гексаборида диспрозия. Процесс осуществляется в трехэлектродной кварцевой ячейке, где в качестве катода используется вольфрамовый стержень и серебряная пластина; электрод сравнения - стеклоуглеродная пластина; анод и одновременно контейнер - стеклоуглеродный тигель (также использовался алундовый тигель в качестве контейнера для расплава и стеклоуглеродная пластина в качестве анода).

Синтез ультрадисперсного порошка гексаборида диспрозия проводят посредством потенциостатического электролиза из эквимольного расплава KCl-NaCl, содержащего трихлорид диспрозия и фторборат калия. Потенциостатический электролиз расплава KCl-NaCl-DyCl 3-KBF4 проводят на вольфрамовом и серебряном электродах в пределах от -2,5 до -2,8 В относительно стеклоуглеродного квазистационарного электрода сравнения. Синтез проводят в атмосфере очищенного и осушенного аргона. Катодно-солевую грушу впоследствии отмывают от фторида диспрозия во фториде калия.

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

хлорид диспрозия 6,0-7,0;

фторборат калия 16,0-20,0;

остальное - эквимольная смесь хлоридов калия и натрия.

Электролиз ведут в потенциостатическом режиме при температуре 700±10°С, оптимальной для данного растворителя. Возможно осуществление синтеза и при более высокой температуре, однако повышение температуры приводит к испарению расплава, увеличению давления пара над расплавом и потере фторбората калия ввиду его термической нестойкости.

Выбор компонентов электролитической ванны произведен на основании термодинамического анализа и кинетических измерений совместного электровыделения диспрозия и бора из хлоридных расплавов. Из соединений диспрозия и бора, не содержащих кислород, хлорид диспрозия и фторборат калия являются достаточно низкоплавкими и хорошо растворимыми в эквимольном расплаве KCl-NaCl. Данный фоновый электролит выбран из следующих соображений: напряжение разложения расплавленной смеси KCl-NaCl больше напряжения разложения для расплавов DyCl3 и KBF4, к тому же хлориды щелочных металлов хорошо растворимы в воде.

Фазовый состав идентифицирован методом рентгенофазового анализа на дифрактометре ДРОН-6, результаты констатировали наличие только фазы DyB 6.

Пример 1. В алундовый тигель объемом 60 см3 помещали солевую смесь массой 41,05 г, содержащую 2,9 г DyCl3 (7,0 мас.%); 8,15 г KBF4 (19,7 мас.%); 16,80 г KCl (40,8 мас.%); 13,20 г NaCl (32,5 мас.%). Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку, и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы (700±10°С). По достижении рабочей температуры в расплав опускают серебряный катод. Электролиз проводят на серебре при потенциале - 2,5 В относительно стеклоуглеродного квазистационарного электрода сравнения (плотность тока 0,80÷1,0 А/см2 ), продолжительность электролиза 110÷120 мин. Катодно-солевую грушу отмывают от фторида диспрозия во фториде калия. Удельная поверхность порошков DyB6 - 5÷10 м2 /г.

Пример 2. В стеклоуглеродный тигель объемом 40 см3 помещали солевую смесь массой 35,5 г, содержащую 2,24 г DyCl3 (6,3 мас.%); 6,14 г KBF4 (17,3 мас.%); 14,73 г KCl (41,5 мас.%); 12,39 г NaCl (34,9 мас.%). Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы (700±10°С). По достижении рабочей температуры в расплав опускают вольфрамовый катод. Электролиз проводят на вольфраме при потенциале - 2,8 В относительно стеклоуглеродного квазистационарного электрода сравнения (плотность тока 0,80÷1,0 А/см2 ), продолжительность электролиза 110÷120 мин. Катодно-солевую грушу отмывают от фторида диспрозия во фториде калия. Удельная поверхность порошков DyB6 - 5÷10 м2 /г.

Техническим результатом является получение чистого ультрадисперсного порошка гексаборида диспрозия, повышение скорости синтеза целевого продукта из расплавленного электролита за счет снижения температуры синтеза, а также снижение энергозатрат.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида диспрозия, включающий синтез гексаборида диспрозия из расплавленных сред, отличающийся тем, что синтез проводят при температуре 700±10°С, плотностях тока от 0,1 до 1,0 А/см2 и потенциалах электролиза от 2,5 до 2,8 В относительно стеклоуглеродного квазистационарного электрода сравнения из хлоридного расплава в атмосфере очищенного и осушенного аргона, в качестве источника диспрозия используют безводный хлорид диспрозия, источника бора - фторборат калия, фонового электролита - эквимольную смесь хлоридов калия и натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хлорид диспрозия 6,0-7,0;

фторборат калия 16,0-20,0;

остальное - эквимолярная смесь хлоридов калия и натрия.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2510630

patent-2510630.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C01B35/04 бориды металлов

Патенты РФ в классе C01B35/04:
способ получения нанодисперсных порошков нитрида бора и диборида титана -  патент 2523471 (20.07.2014)
способ получения додекаборида алюминия -  патент 2513402 (20.04.2014)
способы изготовления порошков диборида титана -  патент 2513398 (20.04.2014)
электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида гадолиния -  патент 2507314 (20.02.2014)
способ получения порошка диборида титана для материала смачиваемого катода алюминиевого электролизера -  патент 2498880 (20.11.2013)
электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида гадолиния -  патент 2466217 (10.11.2012)
электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида церия -  патент 2466090 (10.11.2012)
постоянный магнит и способ его изготовления -  патент 2458423 (10.08.2012)
способ получения нанодисперсного порошка гексаборида иттрия -  патент 2448044 (20.04.2012)
способ получения сверхпроводящего трехкомпонентного борида -  патент 2443627 (27.02.2012)

Класс C01F17/00 Соединения редкоземельных металлов, те скандия, иттрия, лантана или группы лантаноидов

Патенты РФ в классе C01F17/00:
способ кристаллизации фосфатов рзм из растворов экстракционной фосфорной кислоты -  патент 2529228 (27.09.2014)
способ извлечения редкоземельных элементов из экстракционной фосфорной кислоты при переработке хибинских апатитовых концентратов -  патент 2528692 (20.09.2014)
новый желтый неорганический пигмент из самария и соединений молибдена и способ его получения -  патент 2528668 (20.09.2014)
способ получения сольвата хлорида неодима с изопропиловым спиртом для неодимового катализатора полимеризации изопрена -  патент 2526981 (27.08.2014)
способ извлечения редкоземельных металлов из фосфогипса -  патент 2526907 (27.08.2014)
способ извлечения редкоземельных элементов из экстракционной фосфорной кислоты -  патент 2525947 (20.08.2014)
способ извлечения редкоземельных элементов из гидратно-фосфатных осадков переработки апатита -  патент 2524966 (10.08.2014)
способ очистки фосфатно-фторидного концентрата рзэ -  патент 2523319 (20.07.2014)
композиция на основе оксидов циркония, церия и другого редкоземельного элемента при сниженной максимальной температуре восстанавливаемости, способ получения и применение в области катализа -  патент 2518969 (10.06.2014)
способ выделения гадолиния экстракцией фосфорорганическими соединениями -  патент 2518619 (10.06.2014)

Класс C25B1/26 хлор; его соединения

Патенты РФ в классе C25B1/26:
способ получения йодирующего агента -  патент 2528402 (20.09.2014)
способ получения жидкого средства для очистки воды -  патент 2528381 (20.09.2014)
способ электролиза водных растворов хлористого водорода или хлорида щелочного металла в электролизере и установка для реализации данного способа -  патент 2521971 (10.07.2014)
активация катода -  патент 2518899 (10.06.2014)
электрод -  патент 2487197 (10.07.2013)
способ получения диарилкарбоната и переработка, по меньшей мере, одной части образованного при этом раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, в находящемся ниже по технологической цепочке электролизе хлорида щелочных металлов -  патент 2484082 (10.06.2013)
диафрагма электролизера -  патент 2466215 (10.11.2012)
способ электрохимического получения раствора гипохлоритов магния и меди -  патент 2466214 (10.11.2012)
способ совместного получения изоцианатов и хлора -  патент 2443682 (27.02.2012)
способ получения водного раствора гипохлорита натрия -  патент 2441836 (10.02.2012)

Наверх