Введение к работе
Актуальность темы. Возрастающее с каждым годом потребление редкоземельных металлов (РЗМ) в различных областях науки и техники обусловлено многими уникальными физическими и химическими свойствами этих металлов и их соединений. В последние годы редкоземельные металлы и соединения на их основе находят широкое применение в области черной металлургии и металлургии специальных сплавов, полупроводниковой электроники и лазерной техники; они используются при конструировании постоянных магнитов, при изготовлении новых типов катализаторов, оптических стекол, люминофоров, материалов с высокими значениями магнитострикции, поглотителей нейтронов в ядерной технике и геттеров в вакуумных устройствах, накопителей водорода и т.д.
В связи с этим является актуальным разработка новых, эффективных методов получения РЗМ, сплавов и соединений на их основе. Перспективным способом получения металлического гадолиния, сплавов и соединений на его основе является электролиз расплавленных солей. Для эффективного использования электролитического метода получения металлического гадолиния, сплавов и соединений на его основе необходимо располагать надежной информацией об электрохимическом поведении комплексов, образуемых ионами гадолиния в расплавленных солях, и процессах совместного электровосстановления с компонентами сплава и соединения.
На момент постановки задачи готовых рекомендаций по электрохимическому синтезу боридов гадолиния и интерметаллических соединений гадолиния с алюминием не существовало.
Цель работы состояла в изучении многоэлектронных электродных и химических реакций при электровыделении гадолиния и электрохимического синтеза боридов и интерметаллических соединений с алюминием.
В связи с этим были сформулированы следующие основные задачи работы:
-
Изучение электрохимического поведения гадолиния в хлоридных расплавах.
-
Установление влияния анионного состава электролита на. электрохимическое поведения гадолиния.
-
Термодинамическое обоснование высокотемпературного электрохимического синтеза боридов гадолиния и интерметаллидов гадолиния с алюминием и определение возможных вариантов для синтеза.
-
Установление закономерностей протекания совместного электровосстановления ионов гадолиния и фторборат- и фторалюминат-ионов в галогенидных расплавах.
-
Определение условий высокотемпературного электрохимического синтеза боридов гадолиния и интерметаллических соединений гадолиния с алюминием.
Научная новизна. Получены систематические данные по механизму электровосстановления комплексов гадолиния в хлоридных и хлоридно-
фторидных расплавах. Изучено влияние анионного состава (фтор-ион) на механизм катодного восстановления. Установлены особенности и закономерности электровосстановления комплексов гадолиния. Получен экспериментальный материал по кинетическим параметрам электровосстановления комплексов гадолиния разного состава. Большая часть экспериментальных данных оригинальна и получена впервые.
На основании термодинамического анализа построены диаграммы электрохимического синтеза и определены возможные варианты и режимы для электросинтеза боридов гадолиния и интерметаллических соединений гадолиния с алюминием.
Осуществлены процессы совместного электровосстановления ионов гадолиния, бора и алюминия, на основе результатов которых реализован электросинтез порошков боридов гадолиния и интерметаллидов. гадолиния с алюминием.
Практическая ценность работы. Полученные результаты могут быть взяты за основу при разработки технологии электрохимического получения гадолиния и высокотемпературного электрохимического синтеза интерметаллидов и боридов гадолиния из хлоридно-фторидных расплавов.
Апробация работы. Результаты работы были представлены на Всероссийской конференции по физико-химическому анализу многокомпонентных систем (Махачкала, Дагестан, Россия, 14 - 16 апреля 1997 г.), на XI конференции по физической химии и электрохимии расплавленных и твердых электролитов (Екатеринбург, 1998 г.), на европейской научной конференции по расплавленным солям (Portequerolles, France, 27 июня - 3 июля 1998 г., Дания, Кэрибексмайнд, 20-25 августа 2000г.), на Северо-Кавказской региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива - 98» (Нальчик, 1998 г.), на научной конференции по химии, посвященной Дню Химика (Нальчик, 1998 г., 2000 г.).
Публикации. Основное содержание работы отражено в 8 печатных работах, в том числе в 3 статьях.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка цитируемой литературы. Она изложена на 133 страницах машинописного текста и включает 13 таблиц и 34 рисунка.
