Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2477340

(19)

RU

(11)

2477340

(13)

C2

(51) МПК C25B1/24 (2006.01)

C01F17/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 06.03.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011119428/07, 13.05.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

13.05.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 13.05.2011

(43) Дата публикации заявки: 20.11.2012

(45) Опубликовано: 10.03.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: САМСОНОВ Г.В., ТУГОПЛАВКИЕ СОЕДИНЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ. - М.: МЕТАЛЛУРГИЯ, 1964, с.53-55. RU 2393115 C2, 27.06.2010. RU 2330125 С2, 27.07.2008. RU 2264482 С1, 20.11.2006. RU 2299176 С1, 20.06.2007. US 5176890 А, 05.01.1993. US 4146438 A, 27.03.1979.

Адрес для переписки:

360004, КБР, г.Нальчик, ул. Чернышевского, 173, КБГУ, патентный отдел

(72) Автор(ы):

Кушхов Хасби Билялович (RU),

Мукожева Радина Аслановна (RU),

Виндижева Мадзера Кадировна (RU),

Узденова Азиза Суфияновна (RU),

Тленкопачев Мурат Рамазанович (RU),

Нафонова Марина Нургалиевна (RU)

(73) Патентообладатель(и):

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

(54) ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ГЕКСАБОРИДА ЛАНТАНА

(57) Реферат:

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.

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/см 2 . 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 LaCl 3 и KBF 4 ; хорошая растворимость в воде.

Фазовый состав идентифицирован методом рентгенофазового анализа на дифрактометре ДРОН-6, он показал наличие только фазы LaB 6 . 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 LaCl 3 (3 мас.%); 2,01 г KBF 4 (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/см 2 ), 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 LaCl 3 (2,9 мас.%); 3,2 г KBF 4 (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/см 2 ), 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 LaCl 3 (3,4 мас.%); 3,6 г KBF 4 (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/см 2 ), 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.

Формула изобретения

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/см 2 и потенциалах электролиза относительно стеклоуглеродного электрода сравнения от -2,0 до -2,6 В.