ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА СОВМЕСТНОГО ЭЛЕКТРОВОССТАНОВЛЕНИЯ ИОНОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ С ИОНАМИ НИКЕЛЯ В  ЭВТЕКТИЧЕСКОМ РАСПЛАВЕ KCl–NaCl–CsCl

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе исследовано электрохимическое поведение ионов диспрозия, неодима, лантана и их совместное электровосстановление с ионами никеля на вольфрамовом и никелевом электродах в эвтектическом расплаве KCl–NaCl–CsCl при температуре 823 K. Установлено, что электровосстановление ионов Ln3+ протекает обратимо в одну трехэлектронную стадию до скоростей поляризации 0.1 В/с. При совместном содержании ионов лантанидов и никеля на вольт-амперных зависимостях наблюдаются волны восстановления ионов никеля при потенциалах –0.12… –0.3 В, ионов лантанидов при потенциалах –2.13… –2.18 В относительно хлоридсеребряного электрода сравнения. Кроме этих волн на вольтамперограммах имеются три волны восстановления в области потенциалов: –1.68… –1.77 В; –1.95… –2.0 В; –2.13… –2.18 В. Появление этих волн связано с совместным электровосстановлением ионов лантанидов и никеля на предварительно выделившемся на вольфрамовом электроде металлическом никеле с определенной деполяризацией и образованием интерметаллических фаз лантанидов и никеля различного состава LnxNiy. На хронопотенциограммах разомкнутой цепи выявлены плато задержки потенциала, соответствующие растворению отдельных фаз интерметаллидов. Электролизом в потенциостатическом режиме при потенциалах –1.7… –2.1 В и при определенном соотношении концентраций хлоридов лантанидов и никеля были получены фазы интерметаллических соединений LnNi5, Ln2Ni7, Ln2Ni3, LnNi3, LnNi2. Синтезированные образцы интерметаллидов лантанидов и никеля охарактеризованы методом рентгенофазового анализа и сканирующей электронной микроскопии. Измерены ЭДС для интерметаллических соединений LnxNiy в двухфазных сосуществующих состояниях при температуре 823 K. Из значений ЭДС рассчитаны относительные парциальные мольные величины свободной энергии Гиббса и активности лантанида в интерметаллических соединениях LnxNiy.

Об авторах

Х. Б Кушхов

ФГБОУ ВО “Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова”

Email: fatya@mail.ru
Нальчик, Россия

А. А Хотов

ФГБОУ ВО “Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова”

Email: fatya@mail.ru
Нальчик, Россия

Ж. З Али

ФГБОУ ВО “Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова”

Email: fatya@mail.ru
Нальчик, Россия

Ф. А Кишева

ФГБОУ ВО “Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова”

Автор, ответственный за переписку.
Email: fatya@mail.ru
Нальчик, Россия

Список литературы

  1. Zuttel, A., Materials for hydrogen storage, Mater. Today, 2003, vol. 6, p. 24.
  2. Rusman, N.A.A. and Dahari, M., A review on the current progress of metal hydrides material for solid-state hydrogen storage applications, Int. J. Hydrogen Energy, 2016, vol. 41, p. 12108. doi: 10.1016/j.ijhydene.2016.05.244
  3. Zhang, R.J., Wang, Y.M., Chen, D.M., Yang, R., and Yang, K., First-principles calculations of LaNi4Al-H solid solution and hydrides, Acta Mater., 2006, vol. 54, p. 465. doi: 10.1016/j.actamat.2005.09.027
  4. Итин, В.И., Найбороденко, Ю.С. Высокотемпературный электрохимический синтез интерметаллических соединений. Томск, Изд-во Томск. ун-та. 1989. C. 214 [Itin, V.I. and Naiborodenko, Yu.S., High-temperature electrochemical synthesis of intermetallic compounds. Tomsk, Tomsk University Press, 1989, p. 214.]
  5. Патент США № 3883346 от 24.07.1974, Н. Кл. 423–658.2, опубликовано 11.11.1975. [USA Patent no. 3883346, issued July 24, 1974, p. 423–658.2, published November 11, 1975.]
  6. Патент США № 3883346 от 25.04.1974, Н. Кл. 75–5, опубликовано 13.05.1975. [USA Patent no. 3,883,346, issued April 25, 1974, N. Cl. 75-5, published May 13, 1975.]
  7. Патент РФ № 2113400 от 10.04.1997, МПК с 6/24, опубликовано 20.06.1998. [Russian Federation Patent no. 2113400 dated 10.04.1997, IPC6/24, published 20.06.1998.]
  8. Патент РФ № 2351534. Способ получения обратимого водородосорбирующего сплава, Касинцев, А.В. Дата подачи 29.06.2007, опубликовано 10.04.2009. МПК с 0183/56, с 01186/24[Russian Federation Patent no. 2351534. Method for producing a reversible hydrogen-sorbing alloy, Kasintsev, A.V. Filing date 06.29.2007, published 04.10.2009. IPC c 0183/56, c 01186/24]
  9. Шаповал, В.И, Малышев, В.В., Новоселова, И.А., Кушхов, Х.Б. Современные проблемы высокотемпературного синтеза соединений переходных металлов IV–VI групп. Успехи химии. 1995. Т. 64. № 2. C. 133. [Shapoval, V.I., Malyshev, V.V., Novoselova, I.A., and Kushkhov, H.B., Modern problems of high-temperature synthesis of compounds of transition metals of groups IV–VI, Uspekhi Khimii, 1995, vol. 64, no. 2, p. 133.]
  10. Кушхов, Х.Б., Тленкопачев, М.Р. Электрохимический синтез интерметаллических и тугоплавких соединений на основе редкоземельных металлов в ионных расплавах: достижения и перспективы. Журн. общей химии. 2021. Т. 91. № 2. С. 301. [Kushkhov, H.B. and Tlenkopachev, M.R., Electrochemical synthesis of intermetallic and refractory compounds based on rare earth metals in ionic melts: achievements and prospects, J. General Chemistry, 2021, vol. 91, no. 2, p. 301.]
  11. Vandarkuzhali, S., Gogoi, N., Ghosh, S., Reddy, B.P., and Nagarajan, K., Electrochemical behaviour of LaCl3 at tungsten and aluminium cathodes in LiCl–KCl eutectic melt, Electrochim. Acta, 2012, vol. 59, p. 245. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2011.10.062
  12. Liu, Y.L., Yuan, Y.L., Ye, G.A., Liu, K., Zhu, L., Zhang, M.L., Chai, Z.F., and Shi, Q.K., Co-reduction behaviors of lanthanum and aluminum ions in LiCI-KCI eutectic, Electrochim. Acta, 2014, vol. 147, p. 104. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2014.08.114
  13. Konishi, H., Nohira, T., and Ito, Y., Formation and phase control of Dy alloy films by electrochemical implantation and displantation, J. Electrochem. Soc., 2001, vol. 148, no. 7, p. C506.
  14. Konishi, H. and Nohira, T., Morphology control of Dy – Ni alloy films by electrochemical displantation, Electrochem. Solid- State Lett., 2002, vol. 5, no. 12, p. 37.
  15. Konishi, H., Nohira, T., and Ito, Y., Kinetics of DyNi2 film growth by electrochemical implantation, Electrochim. Acta, 2003, vol. 48, no. 5, p. 563.
  16. Yasuda, K., Koboyashi, S., Nohira, T., and Hagiwara, R., Electrochemical formation of Dy–Ni alloys in molten KCl–NaCl–DyCl3, Electrochim. Acta, 2013, vol. 106, p. 293.
  17. Su, L.L., Liu, K., Liu, Y.L., Wang, L., Yuan, L.Y., Wang, L., Li, Z. I., Zhao, X.L., Chai, Z.F., and Shi, W.Q., Electrochemical behaviors of Dy (III) and its co-reduction with Al (III) in molten LiCl–KCl salts, Electrochim. Acta, 2014, vol. 147, p. 87.
  18. Tang, H. and Pesic, B., Electrochemistry and the mechanisms of nucleation and growth of neodymium during electroreduction from LiCl–KCl eutectic salts on Mo substrate, J. Nuclear Mater., 2015, vol. 458, p. 37.
  19. Chambers, M. F. and Murphy, J.E., Electrolytic production of neodymium metal from a molten chloride electrolyte, Spokane, 1991, Report of investigations 9391, Bureau of Mines.
  20. Konishi, H., Ono, H., Takeuchi, E., Nohira, T., and Oishi, T., Electrochemical Formation of Nd Alloys Using Liquid Metal Electrodes in Molten LiCl–KCl Systems, 2017, In: Kim, H., Alam, S., Neelameggham, N., Oosterhof, H., Ouchi, T., and Guan, X. (eds), Rare Metal Technology, The Minerals, Metals & Materials Series, Springer, Cham., 2017, p. 93–102. https://doi.org/10.1007/978-3-319-51085-910
  21. Díaz, L.F., Chamelot, P., Gibilaro, M., Massot, L., and Serp, J., Electrochemical Behavior of Neodymium in Molten Chloride Salts, In: Kim, H., Alam, S., Neelameggham, N., Oosterhof, H., Ouchi, T., and Guan, X. (eds), Rare Metal Technology, The Minerals, Metals & Materials Series, Springer, Cham. 2017, p. 77–86.
  22. Vandarkuzhali, S., Chandra, M., Ghosh, S., et al., Investigation on the electrochemical behavior of neodymium chloride at W, Al and Cd electrodes in molten LiCl-KCl eutectic, Electrochim. Acta, 2014, vol. 145, p. 86.
  23. Kushkhov, K., Ali, Zh., Khotov, A., and Kholkina, A.S., Mechanism of Dy3+ and Nd3+ ions Electrochemical Co-reduction with Ni2+, Co2+ and Fe3+ ions in Cloride melts, Materials, 2021, vol. 14, p. 7440.
  24. Кушхов, Х.Б., Кахтан, А.М.Ф., Узденова, А.С., Тленкопачев, М.Р., Узденова, Л.А. Исследование электровосстановления ионов диспрозия на различных электродах в расплаве KC1–NaCl–CsCl при Т = 823 К. Расплавы. 2014. № 4. С. 60. @@Kushkhov, H.B., Kahtan, A.M.F., Uzdenova, A.S., Tlenkopachev, M.R., and Uzdenova, L.A., Study of electroreduction of dysprosium ions on different electrodes in KCl–NaCl–CsCl melt at T = 823 K, Melts, 2014, no. 4, p. 60.
  25. Kushkhov, H.B., Uzdenova, A.S., Saleh, M.M.A., Qahtan, A.M.F., and Uzdenova, L.A., The Electroreduction of Gadolinium and Dysprosium Ions in Equimolar NaCl-KCl Melt, Amer. J. Analyt. Chem., 2013, vol. 4, p. 39.
  26. Bard, A.J. and Faulkner, L.R., Electrochemical methods, 2nd edn., New York: Wiley, 2000.
  27. Stolz, F., Electroanalytical Methods. Theory and Practice, Publishing House, Beanom, Knowledge Laboratory, 2010, p. 326.
  28. Jaeger, E. and Zalkind, F., Methods of Electrochemistry Measurements, M.: Mir, 1977, p. 585.
  29. Hua, H., Yasuda, K., Konishi, H., and Nohira T., Electrochemical Formation of Dy–Ni Alloys in Molten CaCl2–DyCl3, J. Electrochem. Soc., 2020, vol. 167, no. 14, https://doi.org/10.11395/jjsem.12.s243
  30. Nohira, T., Kobayashi, S., Kobayashi, K., Hagivara, R., Oishi, T., and Konishi, H., Electrochemical formation of Nd–Ni alloys in molten LiF–CaF2–NdF3, J. Electrochem. Soc., 2011, vol. 158, p. E142.
  31. Kobayashi, K., Nohira, T., Kobayashi, S., Yasuda, K., Hagivara, R., Oishi, T., and Konishi, H., Electrochemical formation of Dy – Ni alloys in molten LiF–CaF2–DyF3, J. Electrochem. Soc., 2012, vol. 159, p. E193.
  32. Nohira, T., Kobayashi, S., Kondo, K., Yasuda, K., Hagiwara, R., Oishi, T., and Konishi, H., Electrochemical formation of RE–Ni (RE = Pr, Nd, Dy) alloys in molten halides, ECS Meeting Abstracts, 2012, no. 53, p. 3725.
  33. Nourry, C., Massot, L., Camelot, P., and Taxil, P., Formation of Nd – Ni alloys by Nd (III) electrochemical reduction in molten fluoride, J. New Mater. for Electrochem. Systems, 2007, vol. 10, p. 117.
  34. Iida, T., Nohira, T., and Ito, Y., Electrochemical of Sm – Ni alloy films in a molten LiCl – KCl – SmCl3 system, Electrochim. Acta, 2001, vol. 46, p. 2537.
  35. Konishi, H., Nishikori, T., Nohira, T., and Ito, J., Thermodynamic properties of Dy-Ni intermetallic compounds, Electrochim. Acta, 2003, vol. 48 no. 10, p. 1403.
  36. Лякишев, Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем. М.: Машиностроение, 1997. Т. 2. C. 1024. [Lyakishev, N.P., State diagrams of binary metallic systems, Moscow: Mechanical Engineering, 1997, vol. 2, p. 1024.]
  37. Binary Alloy Phaze Diagrams Secod Edition ASM International, 1996.
  38. Yasuda, K., Kobayashi, S., Nohira, T., and Hagiwara, R., Electrochemical formation of Nd–Ni alloys in molten NaCl–KCl–NdCl3, Electrochim. Acta, 2013, vol. 92, p. 349.
  39. Liu, Y.H., Yan, Y.D., Zhang, M.L., Zheng, J. N., Zhao, Y., Wang, P., Yin, T.Q., Xue, Y., Jing, Z.Y., and Han, W., Electrochemical Synthesis of Sm-Ni Alloy Magnetic Materials by Co-reduction of Sm(III) and Ni(II) in LiCl-KCl-SmCl3-NiCl2 Melt, J. Electrochem. Soc., 2016, vol. 163, no. 13, p. D672.
  40. Castrillejo, Y., Ernandez, P., Fernandez, R., and Barrado, E., Electrochemical behaiour of terbium in the eutectic LiCl – KCl in Cd liquid electrodes – Evaluation of thermochemical properties of the Tb-Cdx intermetallic compounds, Electrochim. Acta, 2014, vol. 147, p. 743.
  41. Yin, T.Q., Xue, Y., Yan, Y.D., Zheng, Y., Song, Y.L., Wang, G.L., Zhang, M.L., Qiu, M., and Hu, D.H., Electrochemical synthesis and thermodynamic properties of Pr–Ni intermetallic compounds in a LiCl–KC–NiCl2–PrCl3 Melt, ChemElectroChem., 2019, vol. 6, no. 3, p. 876.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2026

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).