1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 59, № 12, 2023

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 12, стр. 1402-1408

Исследование процесса электрохимического синтеза гексаборидов РЗМ в хлоридно-оксидных расплавах

Д. О. Чухванцев 1, *, Н. И. Шуров 1, И. Д. Закирьянова 1, Е. С. Филатов 1

1 Институт высокотемпературной электрохимии УрО Российской академии наук
620990 Екатеринбург, Академическая ул., 20, Россия

* E-mail: malogorka@yandex.ru

Поступила в редакцию 26.06.2023
После доработки 03.10.2023
Принята к публикации 04.10.2023

Аннотация

Методами КРС и ИК-спектроскопии исследованы хлоридно-оксидные расплавы, которые использовали для электросинтеза различных боридов кальция и РЗМ. На основании проведенных исследований и анализа литературных данных предложен механизм последовательного перехода твердых оксидов лантаноидов в расплаве хлорида кальция в ионную форму. С помощью хронопотенциометрического метода и циклической вольтамперометрии показано, что образование борида протекает в два этапа. Предложена суммарная реакция, описывающая процесс электрохимического синтеза боридов. Представленный механизм не противоречит законам химической термодинамики и позволяет описать предложенные обменные и электродные реакции.

Ключевые слова: гексаборид, хлоридно-оксидный расплав, растворимость

Список литературы

  1. Matkovich V.I. Boron and Refractory Borides. Heidelberg: Springer, 1977. P. 656. https://doi.org/10.1007/978-3-642-66620-9

  2. Mengdong M., Xinyu Ya., Hong M., Zhisheng Zh., Julong H., Yanhui Ch. Nanocrystalline High-entropy Hexaboride Ceramics Enable Remarkable Performance as Thermionic Emission Cathodes // Fundam. Res. 2022. № 3. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.04.010

  3. Zhang W., Zhao B., Xiang H., Dai F.-Z., Wu S., Zhou Y. One-Step Synthesis and Electromagnetic Absorption Properties of High Entropy Rare Earth Hexaborides (HE REB6) and High Entropy Rare Earth Hexaborides/Borates (HE REB6/HE REBO3) Composite Powders // J. Adv. Ceram. 2021. V. 10. № 1. P. 62–77. https://doi.org/10.1007/s40145-020-0417-2

  4. James T., Olivia A. Hexaborides: A Review of Structure, Synthesis and Processing // J. Mater. Res. Technol. 2019. V. 8. № 6. P. 6321–6335. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.09.041

  5. Liu W., Zhang X., Liu H., Li J., Zhou N., Liu Y., Lu Q. Field Emission and Electron Beam Transmission Characteristics of Microtips Array on the (100) Plane of Single-crystal Gadolinium Hexaboride Ceramic // Ceram. Int. 2022 V. 48. № 6. P. 8395–8402. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021. 12.046

  6. Chao L., Bao L., Wei W., Tegus O. A Review of Recent Advances in Synthesis, Characterization and NIR Shielding Property of Nanocrystalline Rare – Earth Hexaborides and Tungsten Bronzes // Sol. Energy. 2019. V. 190. P. 10–27. https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.07.087

  7. Schmidt K.M., Jaime O., Cahill J.T., Edwards D., Misture S.T., Graeve O.A., Vasquez V.R. Surface Termination Analysis of Stoichiometric Metal Hexaborides: Insights from First-principles and XPS Measurements // Acta Mater. 2018. V. 144. P. 187–201. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.10.045

  8. Bao L., Qi X., Bao T., Tegus O. Structural, Magnetic, and Thermionic Emission Properties of Multi-Functional La1–xCaxB6 Hexaboride // J. Alloys Compd. 2018. V. 731. P. 332–338. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.10.065

  9. Menaka Jh., Rajkumar P., Santanu Gh., Ashok K.G. Vertically Aligned Nanorods of Lanthanum Hexaboride with Efficient Field Emission Properties // Solid State Commun. 2013. V. 153. № 1. P. 35–39. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2012.10.007

  10. Demishev S.V., Gilmanov M.I., Samarin A.N., Semeno A.V., Sluchanko N.E., Samarin N.A., Bogach A.V., Shitsevalova N.Yu., Filipov V.B., Karasev M.S., Glushkov V.V. Magnetic Resonance Probing of Ground State in the Mixed Valence Correlated Topological Insulator SmB6 // Sci. Rep. 2018. V. 8. P. 7125. P. 1–8. https://doi.org/10.1038/s41598-018-25464-y

  11. Bukatova G., Kuznetsov S. Electrosynthesis of Gadolinium Hexaboride Nanotubes // Electrochem. Commun. 2005. V. 7. № 6. P. 637–641. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2005.04.003

  12. Букатова Г.А., Кузнецов С.А., Гон-Эскар М. Электрохимический Синтез боридов редкоземельных металлов (Eu, Nd) в расплавах солей // Электрохимия. 2007. Т. 43. № 8. С. 978–984.

  13. Kushkhov H., Mukozheva R., Vindizheva M., Abazova A., Tlenkopachev M. Electrochemical Synthesis of Ceb6 Nanotubes // J. Mater. Sci. Chem. Eng. 2014. № 2. P. 57–62. https://doi.org/10.4236/msce.2014.21010

  14. Wei W., Mingyong W., Xuzhong G., Zhi W., Dong W., Zhancheng G. Electrochemical Conversions of Soluble Borates to CaB6 with Superior Optical Property in NaCl–CaCl2 // Melt. J. Electrochem. Soc. 2018. V. 165. № 10. P. 477–483.

  15. Чухванцев Д.О., Филатов Е.С., Шуров Н.И., Роженцев Д.А. Синтез гексаборида лантана в хлоридно-оксидном расплаве // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 1. С. 16–21. https://doi.org/10.31857/S0002337X21010036

  16. Чухванцев Д.О., Шуров Н.И., Никитина Е.В., Филатов Е.С. Синтез борида гадолиния в хлоридно-оксидном расплаве // Расплавы. 2022. № 6. С. 651–660. https://doi.org/10.31857/S0235010622060032

  17. Chukhvantsev D., Filatov E., Shurov N. Electrochemical Synthesis and Characteristics of Calcium Hexaboride Doped with Ln (Ln = Sm, Eu) // Mater. Sci. Eng., B. 2022. V. 284. P. 1–6. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2022.115917

  18. Чернов Я.Б., Филатов Е.С., Закирьянова И.Д., Каримов К.Р., Антонов Б.Д. Взаимодействие в системе CaCl2–B2O3–CаO в расплавленном состоянии // Расплавы. 2015. № 7. С. 58–66.

  19. Chernov Y., Filatov E., Shurov N., Smolenski V., Tkachev N. Synthesis of Calcium Hexaboride by Electrolysis of Molten Salt // Metall. Mater. Trans. B. 2019. № 4. P. 1745–1751. https://doi.org/10.1007/s11663-019-01626-9

  20. Ren M., Lin J.H., Dong Y., Yang L.Q., Su M.Z., You L.P. Structure and Phase Transition of GdBO3 // Chem. Mater. 1999. V. 11. № 6. P. 1576–1580. https://doi.org/10.1021/cm990022o

  21. Szczeszak A., Grzyb T., Lis S., Wiglusz R.J. Revision of Structural Properties of GdBO3 Nanopowders Doped with Eu3+ Ions Through Spectroscopic Studies // Dalton Trans. 2012. V. 41. № 19. P. 5824–5831. https://doi.org/10.1039/c2dt12154a

  22. Uchida K. Cathodic Behavior in the Electrodeposition of LaB6 // Surf. Technol. 1978. № 7. P. 137–143.

  23. Барабошкин А.Н. Электрокристаллизация металлов из расплавленных солей. М.: Наука, 1976. С. 380.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал