Електроліт для одержання порошку кремнію

Електроліт для одержання порошку кремнію, що містить оксид кремнію (IV), хлорид калію, тетрафторборат калію, який відрізняється тим, що додатково містить хлорид натрію та гексафторсилікат натрію при такому співвідношенні компонентів, мас.%: оксид кремнію (IV) 4,0-8,0 хлорид калію 6,9-10,9 тетрафторборат калію 58,1-62,1 хлорид натрію 2,8-6,8 гексафторсилікат натрію 18,2-22,2. (19) (21) 2004042623 (22) 07.04.2004 (24) 26.11.2007 (72) БУГАЄНКО ВАЛЕРІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, UA, ПРОЦЕНКО ЗОЯ МИКОЛАЇВН А, U A, ЧЕРЕДНИК ІННА МИКОЛАЇВН А, UA (73) СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ А.С.МАКАРЕНКА, U A (56) SU 460326, 17.03.1975 SU 1546551 A1, 28.02.1990 US 3022233, 20.02.1962 FR 2571353 A1, 11.04.1986 3 80951 програматором ПР-8 з використанням триелектродної схеми (робочий електрод - катод, допоміжний електрод - анод, електрод порівняння - платина). Густину струм у у гальваностатичному режимі 4 підтримували в інтервалі (0,07 ¸ 0,17 ) × 10 А/м 2 з точністю ± 1 × 106 А/м 2, а напругу - (2,2 ¸ 2,8 ) В (потенціостатичний режим) з точністю ± 0,1 В. У наших дослідах час електролізу складав (3 ¸ 4 ) години. Катодний осад утворюється у вигляді твердої металосольової структури, так званої "груші". Ця структура включає порошок кремнію (35-50)% у суміші з сольовими компонентами електроліту. Очи щення порошку кремнію від домішок оксидно-сольової фази проводили у два етапи: відмивка розчинних солей у гарячій дистильованій воді з наступним висушуванням основного продукту при температурі 378 - 393 К; вакуум-термічна дистиляція продукту (порошок кремнію з сольовими домішками) при температурі -1 (873 ¸ 973) К і тиску (1 ¸ 1 × 10 ) Па. Фазовий склад продуктів електролізу визначали за допомогою дифрактометра ДРОН-2.0. Кількісний аналіз вмісту кремнію у катодному осаді визначали колориметричним методом (ФЕК-58М) у формі силіціймолібденової гетерополікислоти. Вихід за струмом визначали за допомогою мідного кулонометра. Таким чином, на основі комплексних експериментальних досліджень (термічного фазового аналізу, хроновольтамперометрії, гальваностатичного та потенціостатичного електролізу, рентгенофазового аналізу) з урахуванням аналізу діаграм стану відповідних сольових і металічних систем, винайдено електроліт для одержання порошку кремнію, який має температуру кристалізації нижчу на 36°, порівняно з раніше відомим складом електроліту, і тому менш енерговитратний при проведенні електролізу з його використанням. За прототип слід вважати «Расплав для электролитического получения мелаллического кремния», [Авторське свідоцтво СРСР № 1546515, м.кл. С25В1/00, , В.В. Бугаєнко, Г.Я. Касьяненко. - № 4399308/31-26; Заявл. 11.12.87 р.; Опубл. 28.02.90 р., Бюл. № 8.]. Даний електроліт містить: калій гексафторсилікат 9-18мас.%; калій хлорид - 9-17мас.%; калій тетрафторборат - 57-81мас.%; силіцій (IV) оксид 1-8мас.%. Застосування нового складу електроліту, який плавиться при температурі на 36°нижчій ніж відомий раніше (прототип), дає ще й побічні переваги, а саме: кращу розчинність силіцій (IV) оксиду, зменшення корозійної активності розплаву у відношенні до матеріалів електролізеру, можливість застосування більш високих значень густини стр уму, що є основою збільшення швидкості електрохімічних процесів і, як наслідок, інтенсифікації процесу електролізу. Результати експериментальних досліджень щодо встановлення оптимального режиму електролізу і взаємозв'язку між складом електроліту, параметрами процесу електролізу, ви ходом за струмом та вмістом кремнію у катодному осаді представлені у таблиці 1. 4 Із результатів дослідження витікає, що збільшення вмісту SiO2 у розплаві дає можливість проведення електролізу при більш високій густині струму, тобто з більшою швидкістю, і при цьому збереженні оптимальних параметрів вмісту кремнію в осаді і виходу за стр умом. Крім того, збільшення вмісту SiО2 у розплаві забезпечує зменшення частоти коригування розплаву і внесення у нього добавок SiО2. Фазовий склад катодного продукту після комплексної очищення у воді та очищення методом вакуум-термічної дистиляції, визначений за допомогою рентгенофазового аналізу, відповідає чистій фазі кремнію без домішок. Однак, при збільшенні густини струм у електролізу і відповідно напруги більше ніж (2,8 ¸ 3,0 ) В у продукті електролізу можливі домішки бору. № 1 2 3 4 5 6 Вміст SiО2 у розп., % 3 4 8 8 8 10 т,к 685 695 685 695 695 715 1.10,А/м 2 8 10 5 8 12 15 2 U,B 2,2-2,4 2,2-2,5 2,2-2,4 2,2-2,4 2,3-2,5 2,4-2,7 Таким чином, із електроліту представленого складу з температурою кристалізації 675 К, що на 36° нижче від відомого раніше (прототипу), при заданих режимах електролізу сдержанно порошкоподібний продукт, фазовий склад якого відповідає кремнію. Фазовий склад Si Si Si Si Si Si