Д. О. Чухванцев, Н. И. Шуров, Е. В. Никитина, Е. С. Филатов.
АННОТАЦИЯ
Экспериментально доказана возможность синтеза ультрадисперсного порошка гексаборида гадолиния из хлоридно-оксидного расплава путём электрохимического осаждения компонентов на инертном катоде. Ранее подобный синтез боридов осуществляли в хлоридно-фторидном расплаве, а в качестве источника ионов лантана использовали безводные фториды лантаноидов, которые в промышленности получают фторированием оксидов.
Технологическими преимуществами нашего расплава являются: исключение промежуточного передела фторирования оксидов; возможность электролиза на воздухе без инертной атмосферы; использование простейшей конструкции электролизёра и минимального набора дешевого оборудования. Всё это позволит значительно уменьшить себестоимость синтезированных боридов.
Все реактивы были заранее подготовлены, хранились до проведения эксперимента в инертном боксе, аттестованы химическим анализом и РФА Предварительно определены оптимальные параметры процесса синтеза боридов: температура и концентрации оксидов B2O3 и Gd2O3; катодные плотности тока при получении боридов гадолиния. Эксперимент проводили в атмосфере воздуха. Простейшая конструкция электролизёра состояла из инертного катода (молибденовая проволока), графитового анода и алундового тигля. Сначала проводили очистной электролиз при плотности тока 0.3 А/см2 на протяжении 15 мин для удаления остаточных следов влаги. Основной электролиз вели при плотности тока 0.4 А/см2 на протяжении 4-х часов, с заменой рабочего электрода с интервалом в один час. Полученный осадок отмывали декантацией в дистиллированной воде, подкисленной соляной кислотой, а затем при помощи вакуумного фильтрования отделяли твердую фазу и сушили.
Методом РФА идентифицирован фазовый состав и морфология полученных боридов, методом SEM определены размеры кристаллов и их формы. Показано, что в процессе электролиза на катоде образуется смесь двух фаз GdB6 (кубическая сингония, Pm-3m) и GdB4 (тетрагональная сингония, P4/mbm). Предложены химические реакции растворения оксидов бора и гадолиния в хлориде кальция за счёт межоксидного взаимодействия, а также электрохимические брутто–реакции образования боридов на катоде.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
солевой расплав, хлорид кальция, оксид бора, гексаборид гадолиния, бориды.
DOI: 10.31857/S0235010622060032