[發明專利]一種近室溫電解制備鋁基稀土合金的方法

有效

• 申請號: 201710359083.7
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107130264B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 石忠寧;張保國;胡憲偉;高炳亮;王兆文
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C25C3/36
• 分類號: C25C3/36
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李娜;李馨

本發明屬于低溫電化學提取領域，特別涉及了一種近室溫環境電解制備鋁基稀土合金的方法。一種近室溫電解制備鋁基稀土合金的方法，所述方法為電解法，所述電解法所用電解質由氯化稀土和類離子液體組成，其中，類離子液體占電解質總質量的96～98％，氯化稀土占總質量的2％～4％，所述氯化稀土為氯化釹，氯化鑭，氯化鈰，氯化鈧，氯化釔，氯化鐠，氯化釤，氯化銪，氯化釓，氯化鋱中的一種。本發明的近室溫電解制備鋁基稀土合金工藝，操作簡單，成本低廉。為低成本的鋁基稀土合金綠色提取提供技術儲備和理論支持。

技術領域

本發明屬于低溫電化學提取領域，特別涉及了一種近室溫環境電解制備鋁基稀土合金的方法。

背景技術

鋁合金中添加適量稀土元素對精煉鋁具有促進作用。稀土元素可以改善夾雜物形態，凈化晶界。在鋁合金中添加1.5-2.5％稀土元素，可提高合金的高溫性能、氣密性和耐腐蝕性，廣泛用作航空航天材料。隨著科學技術的發展，稀土科技領域的拓展和延伸，稀土元素將會有更廣闊的利用空間。

現行的鋁基稀土合金生產有(1)對摻法；按照合金成分要求，將純稀土金屬加到高溫鋁液中，可生產鋁基稀土合金。而純稀土金屬是高溫下電解法生產的，工藝復雜，成本高，設備腐蝕嚴重，燒損較大。(2)高溫電解法；此法是在電解鋁時，向電解槽中加入稀土氧化物或稀土鹽類，電解制取稀土合金。依然是在高溫下進行，合金成分波動較大，不易控制，另外大批量生產鋁基稀土合金將動用甚至全部電解槽，不利于純鋁錠生產。

若能在室溫或近室溫條件下電沉積制備稀土及其合金，不僅操作簡單容易控制，而且耗能少成本低。由于稀土金屬的活潑性，使得其在水溶液中難以電化學沉積。而使用有機溶液體系易燃，一般有毒，并且電導率較低，可溶解的活潑金屬原料一般為有機金屬，而對它們的無機鹽溶解能力較差。而離子液體作為一種低溫熔融鹽，是在室溫或室溫附近溫度下呈液態的由離子構成的物質，被廣泛應用于化學研究的各個領域中。與傳統有機電解液系統相比離子液體具有導電性好、難揮發、不燃燒、特殊溶解和催化作用、電化學穩定電位窗口相對較寬等特點。但常規離子液體是很難進行電沉積稀土應用的，因為常規離子液體電化學窗口不能滿足稀土元素沉積電位的要求，離子液體在稀土金屬沉積電位之前就分解變質了且難以恢復。少部分離子液體如[P₂₂₂₅][TFSA]、[N₂₂₂₅][TFSA]等能沉積出稀土元素，但制備這種離子液體合成工藝復雜，交換反應不徹底，且所得產物需多步純化和分離，并且使用的原料稀土鹽為有機鹽類RE(TFSA)₃，顯著提高了成本，無應用優勢。

發明內容

針對上述現有的問題，本發明提供一種利用類離子液體(含中性配體室溫熔融鹽)低溫電解氯化稀土和氯化鋁制取鋁基稀土合金的方法。以氯化稀土(99.9％)為原料，將其溶解于氯化鋁基類離子液體中電沉積制備鋁基稀土合金的短流程方法，在高效制備鋁基稀土合金同時，降低能耗和生產成本。該類離子液體在保留了以上常規離子液體的優點之外，還擁有導電率高、粘度小、空氣中穩定對水不敏感、價格低廉的特點。

一種近室溫電解制備鋁基稀土合金的方法，所述方法為電解法，

所述電解法所用電解質由氯化稀土和類離子液體組成，其中，類離子液體占電解質總質量的96～98％，氯化稀土占總質量的2％～4％，所述氯化稀土為氯化釹，氯化鑭，氯化鈰，氯化鈧，氯化釔，氯化鐠，氯化釤，氯化銪，氯化釓，氯化鋱中的一種，

其中，所述類離子液體由陽離子部和陰離子部組成，

所述陽離子部具有下述通式：[AlCl₂·nEC]⁺，其中，EC為碳酸乙烯酯；n＝2.67；

所述陰離子部為AlCl₄^-。

本發明所述“近室溫”指溫度為55～75℃。

本發明所述類離子液體的使用溫度為20～100℃。