Електрохімічний спосіб одержання порошку паладію

Електрохімічний спосіб одержання паладієвого порошку, що включає електроліз розплаву кар(16,8 мол %) постійним струмом, який відрізняється тим, що процес проводять при катодній щільності струму 300-600 А/м2, яка перевищує анодну в 1,4-1,5 разів, з розчинним Pd-анодом у відкритій ванні при температурі 130 °С протягом 15 хвилин електролізу, що забезпечує 88-92 % вихід по струму на Ті катоді. Використання обертового електроду ускладнює технологічний цикл процесу. Як прототип був обраний спосіб осадження платини з низькотемпературного розплаву на основі карбаміду [4] (враховуючи близькість хімічних та електрохімічних властивостей Pt та Pd). Ocaдження платинових покриттів товщиною до 3-х мкм на катодах з титану чи нітриду титану проводили з евтектичного розплаву карбамід-МН4СІ, який містив сіль платини К2РЮІ6 та ПАР - дибензо18-краун-6 (3,10"4моль/л). Електроліз проводили, використовуючи розчинний Pt анод, при щільності струму 150-ЗООА/м2 та часі електролізу 40хв. Суть корисної моделі полягає в розробці електрохімічного способу одержання порошку паладію з розплаву карбамід-І\ІН4СІ. Для одержання порошку паладію були використані спосіб осадження та склад електроліту прототипу. В розплав карбамід-МЬЦСІ вводили сіль паладію K2PdCl4 та туж саму поверхнево-активну добавку при тих же концентраціях, що у прототипі [4]. Відповідні дані наведені в таблиці 1. CO 00 5Г 8473 Таблиця 1 Вплив щільності струму на осадження паладію з евтектичного розплаву карбамід-МНЦСІ, який містить КгРйС12 (5- 10"2моль/л), а також ПАР-дибензо-18-краун-6 (0,05моль/л) на Ті електроді на протязі 15хв. електролізу. Т-130°С Об'єкт до- Щільність стру- Швидкість розчинення му, А/м2 сліджень металу, мкм/хв. 150 750 250 1020 300 На поверхні катоду майже не видно осаду, розплав трохи потемнішав. В розплаві з'являється металевий туман. В розплаві можна розгледіти окремі найдрібніші частки металу. Кількість часток металу в розплаві зростає, але на катоді осад з'являється у вигляді окремих плямок. 625 200 Pd Зовнішній вигляд поверхні 1200 Із даних таблиці 1 слідує, що при вказаних умовах електролізу та складу електроліту неможливо одержати осад паладію на катоді. Паладій розчиняється в розплаві з великою швидкістю, що призводить до різкого збільшення концентрації іонів паладію в розплаві. Додавання ПАР викликає подрібнення часток металу, що осаджуються, внаслідок чого спочатку в розплаві утворюється металевий туман, а потім в розплаві з'являються окремі дрібні кристалики металу, які дуже важко відокремити фільтруванням, внаслідок чого основна частина металу залишається в розплаві. Для зменшення концентрації іонів паладію в розплаві та одержання осаду металу на катоді, із складу розплаву були виключені сіль паладію KaPdCfe та поверхнево-активна речовина. Іони паладію утворювались в розплаві тільки внаслідок електрохімічного розчинення Pd аноду. Одержані результати приведені в таблиці 2. Таблиця 2 Вплив щільності струму на осадження паладію з евтектичного розплаву карбамід-ІЧЩСІ на Ті електроді протягом 15хв. електролізу. Т-130°С Об'єкт дослі- Щільність струму, Швидкість розчинення Зовнішній вигляд поверхні дження металу, мкм/хв. А/М J«aT JaH 150 410 Осадження тонкого шару дрібнокристалевого Pd. Шар металу на під ложці збільшується (2-Змкм), але 200 545 в розплаві з'являється металевий туман. Pd На підложці з'являються окремі глобули металу. 250 760 Кількість часток Pd в розплаві збільшується. На поверхні катоду розмір глобул зростає, але весь 300 980 об'єм розплаву заповнений частками металу. = Виключення солі K2PdCl4 з електроліту зменшило концентрацію іонів паладію в розплаві, що привело до часткового осадження металу на поверхні титанового катоду. Виключення ПАР сприяло збільшенню розміру кристалів Але все ж значна частина металу залишалась в розплаві. Для збільшення виходу металу була збільшена катодна щільність струму та зменшена анодна, що дозволило додатково знизити концентрацію іонів паладію при анодному розчиненні металу. Внаслідок цього вдалося сконцентрувати металевий осад на катоді, що видно з таблиці 3. Таблиця З Визначення оптимальних значень щільності струму на електродах для одержання дрібнокристалевого порошку Pd з розплаву карбамід-МН4СІ на Ті катоді (анод - Pd) при 130°С протягом 15хв. електролізу Об'єкт досліджень 1 Струм І, А 2 Щільність струмуА/м^ к а 3 4 Вихід по струму в % к а 6 5 0,05 151 104 65 94 0,1 300 208 88 92 Pd Зовнішній вигляд поверхні. 7 Поверхня покрита тонким шаром металу. Товщина осаду на поверхні зростає, з'являються окремі глобули. 8473 1 2 3 4 5 6 0,115 350 240 88 92 0,15 450 320 90 93 0,17 51.5 354 92 96 0,2 606 416 92 96 0,22 666 458 89 96 Вихід ПО струму був розрахований з ваги дрібнокристалевого осаду, який був одержаний у вигляді "груші", яка легко розсипалася після промивки дистильованою водою. Згідно з даними просвічуваної електронної мікроскопи, дрібнодисперсні частки мають різну форму сферичну, голчасту При ЗМІНІ ЩІЛЬНОСТІ струму від 5-бОА/м2 діаметр часток паладію, що утворюються, змінюється від 0,2-1 до 1,5-2мкм. Певна КІЛЬКІСТЬ металу залишається в розплаві, але частково кристалики металу можуть бути відокремлені після розчинення розплаву в воді та фільтрації осаду, що дозволяє збільшити процент виходу по струму ще на 0,1-0,15%. Джерела інформації: 1. ГА. Цирлина, С. Б. Баронов, Ф.М. Спиридонов, М.Ю Русанова. Т.Я. Сафонова, О.А. Петлий. Электролитические осадки палладия: зави Комп'ютерна верстка М Мацело 7 Поверхня покрита глобулами металу, є непокрита частина поверхні. Вся поверхня електроду покрита глобулами металу Глобули металу укрупнюються, осад приймає вигляд "груші". Глобули, металу укрупнюються, осад приймає вигляд "груші". Часткове осипання "груші" в розплаві. симость адсорбционных свойств и текстуры от потенциала осаждения. Электрохимия, 2000, 36, №12, с. 1332-1339. 2. М.Ю. Русанова, Г А Цирлина, О А Петрий, Т Я Сафонова С Ю. Васильев. Электролитические осадки палладия: зависимость структуры и сорбционных свойств от потенциалов осаждения. Электрохимия, 2000, 36, №5, с.517-526. 3. Т.Г. Никифорова, В.И.Кравцов. Электровосстановление комплексов палладия (II) с аланином на палладиевом электроде. Электрохимия, 2004, 40, №2, с. 143-147. 4. Н.Х. Туманова. Л.В. Богданович, А.Б. Зеленкевич Г.И. Миронюк. Получение гальванических покрытий платины из низкоплавкого карбамид-хлоридного расплава. Укр. хим. ж. 1998, 64, №3, с.33-37. Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м К и ї в - 4 2 , 01601