Электрохимическое поведение скандия в расплаве LiF–CaF2–ScF3


Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Электрохимическое поведение скандия в галогенидных расплавах представляет интерес как с точки зрения разработки новых электрохимических способов получения скандия и материалов на его основе, так и с точки зрения имитации электрохимического поведения продуктов деления при пирохимической переработке отработавшего ядерного топлива в расплавленных солях. Методами циклической вольтамперометрии, квадратно-волновой вольтамперометрии и хронопотенциометрии изучены закономерности электровосстановления ионов скандия в зависимости от параметров электролиза расплава LiF–CaF2–ScF3 при температуре 800°С. Показано, что электровосстановление скандия в исследуемом расплаве происходит при потенциалах отрицательнее –0.45 В относительно потенциала алюминиевого электрода, при этом электроосаждение скандия на электроде способствует электровосстановлению катионов лития с деполяризацией. При анализе полученных поляризационных зависимостей отмечено, что процесс электровосстановления скандия протекает в одну 3-х электродную стадию, при этом не является электрохимически обратимым. Сделано предположение, что причиной необратимости является стадия образования новой фазы. В результате электрохимических измерений сделан вывод, что благодаря широкому “электрохимическому окну” расплав LiF–CaF2 может быть использован для электрохимического синтеза скандия и для изучения закономерностей совместного или селективного электровосстановления минорных актинидов и лантаноидов.

Об авторах

А. Ю. Николаев

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

Email: suzdaltsev_av@ihte.uran.ru
Россия, Екатеринбург

А. В. Суздальцев

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: suzdaltsev_av@ihte.uran.ru
Россия, Екатеринбург

Ю. П. Зайков

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

Email: suzdaltsev_av@ihte.uran.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Яценко С.П., Пасечник Л.А. Скандий: наука и технология. Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 2016.
  2. Шубин А.Б., Ямщиков Л.Ф., Распопин С.П., Бретцер-Портнов И.В. Равновесные потенциалы скандия в эвтектическом расплаве хлоридов калия и лития // Расплавы. 1991. № 6. С. 102–104.
  3. Яценко С.П., Скачков В.М., Пасечник Л.А., Овсянников Б.В. Цикл производства алюмоскандиевой лигатуры и сплавов // Цветные металлы. 2020. № 3. Р. 68–73.
  4. Суздальцев А.В., Филатов А.А., Николаев А.Ю., Панкратов А.А., Молчанова Н.Г., Зайков Ю.П. Извлечение скандия и циркония из их оксидов при электролизе оксидно-фторидных расплавов // Расплавы. 2018. № 1. С. 5–13.
  5. Яценко С.П., Овсянников Б.В., Ардашев М.А., Сабирзянов А.Н. Цементационное получение “мастер-сплава” из фторидно-хлоридных расплавов // Расплавы. 2006. № 5. С. 29–36.
  6. Ткачева О.Ю., Бродова И.Г., Архипов П.А., Зайков Ю.П. Влияние условий кристаллизации на структуру и модифицирующую способность Al–Sc-сплавов // Известия вузов. Цвет. Металлургия. 2016. № 6. С. 55–64.
  7. Руденко А.В., Катаев А.А., Закирьянова И.Д., Ткачева О.Ю. Совместная растворимость оксидов алюминия и скандия в расплаве натриевого криолита // Цветные металлы. 2017. № 11. С. 22–26.
  8. Коршунов Б.Г., Резник A.M., Семенов С.А. Скандий. М.: Металлургия, 1987.
  9. Шишкин В.Ю. Давление паров цезия над расплавленными смесями фторидов цезия и циркония // Расплавы. 1994. № 5. С. 56–62.
  10. Shaltry M.R., Tripathy P.K., Yoo T., Fredrickson G.L. Electrochemical measurement and analysis of YCl3, ScCl3, GdCl3 and MgCl2 in molten eutectic LiCl–KCl // J. Electroanalytical Chemistry. 2021. 899. 115689.
  11. Castrillejo Y., Hernández P., Rodriguez J.A., Vega M., Barrado E. Electrochemistry of scandium in the eutectic LiCl–KCl // Electrochimica Acta. 2012. 71. P. 166–172.
  12. Wang Ch., Chen J., Li B., Zhao H., Jin B., Liu K., Han Q. Cathodic behavior of scandium(III) on reactive copper electrodes in LiF–CaF2 eutectic molten salt // J. Rare Earths, 2022 (in press).
  13. Kononov A., Polyakov E. Cathodic process in halide melts containing scandium // Electrochimica Acta. 1998. 43. P. 2537–2542.
  14. Николаев А.Ю., Суздальцев А.В., Зайков Ю.П. Новый способ синтеза лигатур Al–Sc в оксидно-фторидных и фторидных расплавах // Расплавы. 2020. № 2. С. 155–165.
  15. Sun B., Zhai Yu., Tian Ya., Zhao Ya. Reduction mechanism of Sc3+ ion on Ag electrode in fluoride salt melt // The Chinese J. Nonferrous Metals. 1997. 7. P. 35–37.
  16. Castrillejo Y., Vega A., Vega M., Hernandez P., Rodriguez J.A., Barrado E. Electrochemical formation of Sc–Al intermetallic compounds in the eutectic LiCl–KCl. Determination of thermodynamic properties // Electrochimica Acta. 2014. 118. P. 58–66.
  17. Ковров В.А., Муллабаев А.Р., Шишкин В.Ю., Зайков Ю.П. Растворимость Li2O в расплаве LiCl–KCl // Расплавы. 2018. № 1. С. 61–68.
  18. Николаев А.Ю., Ясинский А.С., Суздальцев А.В., Поляков П.В., Зайков Ю.П. Электролиз алюминия в расплавах и суспензиях KF–AlF3–Al2O3 // Расплавы. 2017. № 3. С. 205–213.
  19. Turkdogan E.T. Physical chemistry of high-temperature technology. Academic Press. N.Y. 1980.
  20. Bard A.J., Faulkner L.R. Electrochemical methods: fundamentals and applications, 2nd ed. John Wiley & Sons. N.Y. 2001.
  21. Гевел Т.А., Жук С.И., Устинова Ю.А., Суздальцев А.В., Зайков Ю.П. Электровыделение кремния из расплава KCl–K2SiF6 // Расплавы. 2021. № 2. С. 187–198.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2.

Скачать (49KB)
3.

Скачать (56KB)
4.

Скачать (53KB)
5.

Скачать (93KB)

© А.Ю. Николаев, А.В. Суздальцев, Ю.П. Зайков, 2023