Спосіб електрохімічного одержання телуру

Корисна модель відноситься до електрохімічного одержання, регенерації або рафінування металів електролізом розчинів і може бути використана для рафінування телуру й електрохімічного нанесення телурових покриттів та його сплавів. Відомий спосіб електрохімічного одержання телуру, що включає електроліз телуру (IV) хлориду (TeCl4) в органічному розчиннику. Як органічний розчинник використано ацетатну кислоту [Алекперов А. И. Электроосаждение теллура из растворов четыреххлористого теллура в уксусной кислоте // Электрохимия. - 1968. - Т.4. - вып.7. - С. 847-851]. За цим способом телур катодно осаджують в електролізері зі скляною діафрагмою, використовують електроліт складу ТеСІ4 + безводна ацетатна кислота. Але використання діафрагми збільшує опір електроліту, що вимагає використання вищої напруги на електролізері. Окрім цього, використання як середовища безводної ацетатної кислоти спричиняє утворення водню хлориду за реакцією (1), який дисоціює і призводить до співосадження на катоді водню, внаслідок чого поверхня плівки відновленого телуру покривається точковими плямами, погіршуючи її якість. ТеСІ4+nСН3СООН=ТеСl(4-n)×(СН3СОО)n+nНСІ, (1) Окрім цього, водню хлорид як леткий продукт виводиться з розчину, збіднюючи електроліт на хлорид-іони, які сприяють розчиненню телурового анода. Це призводить до необхідності підтримання заданої концентрації солі телур у введенням свіжих порцій ТеСІ4. Співосадження телуру і водню призводить також до утворення на катоді високотоксичного газоподібного водню телуриду Н 2Те. Тому процес вимагає використання замкнутого циклу і додаткового очищення газових викидів. В основу корисної моделі поставлено завдання створити спосіб електрохімічного одержання телуру, в якому використання органічного апротонного розчинника забезпечило би можливість проведення електролізу з використанням розчинного анода, коли на катоді відновлюється лише телур, що дасть змогу отримувати телур у вигляді або гладких щільних плівок з доброю адгезією до основи, або осаду, що легко знімається з катоду, забезпечить стабільність складу електроліту за тривалого електролізу та екологічність процесу в цілому. Поставлене завдання вирішується тим, що у способі електрохімічного одержання телуру, що включає електроліз розчину телур у (IV) хлориду в органічному розчиннику, згідно з корисною моделлю, як органічний розчинник використовують органічний апротонний розчинник. Використання органічного апротонного розчинника (L) сприяє утворенню лише сольватів телур у (IV): ТеСІ4+nL=[TeCl(4-n)×Ln]n++ nСl-, (2) Відповідно на катоді буде відбуватись відновлення сольватованих іонів [TeCl(4-n)×Ln]n+ до металевого телуру (3). Хлорид-іони, що вивільняються під час катодного процесу, переходять до прианодного простору і сприяють анодному розчиненню телуру (4). [TeCl(4-n)×Ln]n++ 4е = Те + (4-n)Сl- + nL, (3) Те + (4-n)Сl- + nL = [TeCl (4-n)×Ln]n+ + 4е, (4) Отже, у середовищі органічного апротонного розчинника забезпечується стабільність складу електроліту і відповідно електролізу з отриманням телуру необхідної якості у вигляді або гладких щільних плівок з доброю адгезією до основи, або осаду, що легко знімається з катоду залежно від умов електролізу. До того ж, осадження телур у здійснюється без використання діафрагми, що спрощує конструкцію електролізера і дає змогу проводити електроліз за нижчих напруг. Випробувані органічні апротонні розчинники характеризуються стійкістю за умов тривалого електролізу, в електролітах на їх основі не відбувається газовиділення, що сприяє екологічності процесу. Для електрохімічного одержання телуру були використані такі органічні апротонні розчинники: диметилсульфоксид (DMSO) марки "хч'" (ТУ 6-09-3818-89), диметилформамід (DMF) марки "хч" (ГОСТ 20289-74), ацетонітрил (AN) марки "чда" (ТУ 6-09-5437-91). ПРИКЛАД 1 У 0,02дм 3 розчину, що містить 0,05моль/дм 3 ТеСІ4 у D MSO, проводили електроосадження телуру за катодного потенціалу -0,75В протягом 30хв за температури 40°С. Використовували срібний катод та розчинний телуровий анод. Отримане покриття сірого кольору, дрібнокристалічне, без дендритів, рівномірно покриває поверхню і з високою адгезією до підкладки. ПРИКЛАД 2 У 0,02дм 3 розчину ТеСІ4 у DMSO проводили електроосадження телуру за концентрації солі телуру і умов електролізу, як у прикладі 1, за катодного потенціалу -1,25В. Отримане покриття дрібнокристалічне світло-сірого кольору, без дендритів, розтріскується, характеризується малою адгезією до підкладки. ПРИКЛАД 3 У 0,02дм 3 розчину ТеСІ4 у AN проводили електроосадження телуру за концентрації солі телуру і умов електролізу як у прикладі 1. Отримане покриття світло-сірого кольору високо напружене, що призводить до розтріскування, легко знімається з підкладки. ПРИКЛАД 4 У 0,02дм 3 розчину ТеСІ4 у DMF проводили електроосадження телуру за концентрації, тривалості, температури та з електродами, як у прикладі 1, катодний потенціал -0,50В. Отримане покриття сірого кольору, дрібнокристалічне, без дендритів, рівномірно покриває поверхню і з високою адгезією до підкладки.