Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

ДАМАН_24_1-Кушхов X. Б., Хотов А. А., Кахтан A. M. Ф.

Доклады АМАН. Т. 24, № 1. С. 58–71. 

Читать статью                                                                                                              Содержание выпуска

DOI: https://doi.org/10.47928/1726-9946-2024-24-1-58-71
EDN: PGELNG

ХИМИЯ

УДК 541.135 Научная статья

Исследование механизма совместного электровосстановления ионов

Dy3+ и Co2+ в эвтектическом расплаве KCl-NaCl-CsCl при 823 К

Хасби Билялович Кушхов
доктор химических наук, профессор, действительный член АМАН, заведующий кафедрой неорганической и физической химии, Кабардино-Балкарский государственный университет имени Х.М. Бербекова, (г. Нальчик, Россия), ORCHID: 0000-0002-8613-9868, hasbikushchov@yahoo.com
Хотов Астемир Андзорович
аспирант кафедры неорганической и физической химии ФГБОУ ВО .Кабардино-Балкарский государственный университет. им. Х.М. Бербекова, astemir.xotov@mail.ru
Кахтан Абдулкадер Мокбель Фархан 
доктор химических наук, ассистент профессора, заведующий кафедрой общей химии, колледж образования, университет Сейюн (Сейюн, Йемен), ORCHID: 0009-0009-8923-7867

Аннотация. Определены кинетические закономерности электровосстановления иона Co2+ в эвтектическом расплаве KCl-NaCl-CsCl при 823 К. Установлено, что потенциалы выделения металлического кобальта и диспрозия на инертном вольфрамовом электроде в расплавленной системе KCl-NaCl-CsCl различаются примерно на 1,5 В. Показано, что при совместном содержании ионов Сo2+ и Dy3+ в эвтектическом расплаве KCl-NaCl-CsCl имеет место определенная деполяризация электровосстановления ионов диспрозия на предварительно выделившемся на вольфрамовом электроде металлического кобальта с образованием, различных по составу, интерметаллических фаз на основе кобальта и диспрозия. Методом хронопотенциометрии разомкнутой цепи определены потенциалы растворения, различных по составу, интерметаллических фаз DyxCoy.

Ключевые слова: ионные расплавы, электровосстановление, электрохимический синтез, ионы диспрозия и кобальта, циклическая и квадратно-волновая вольтамперометрия, хронопотенциометрия разомкнутой цепи.

Финансирование. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ 23-23-00360. 

Конкурирующие интересы. Конфликтов интересов в отношении авторства и публикации нет.

Авторский вклад и ответственность. Авторы участвовали в написании статьи и полностью несут ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать.

Для цитирования. Кушхов Х. Б., Хотов А. А., Кахтан А. М. Ф. Исследование механизма совместного электровосстановления ионов Dy3+ и Co2+ в эвтектическом расплаве KCl-NaCl-CsCl при 823 К // Доклады АМАН. 2024. Т. 24, № 1. С. 58–71. DOI: https://doi.org/10.47928/1726-9946-2024-24-1-58-71; EDN: PGELNG

Поступила 24.02.2024; одобрена после рецензирования 20.03.2024; принята к публикации 27.03.2024.

                                                                                                                                           © Кушхов Х. Б.,
                                                                                                                                                                            Хотов А. А.,
                                                                                                                                                                            Кахтан А. М. Ф., 2024

Список использованных источников

  1. Tanaka M., Oki T., Koyama K., Narita H., and Oishi T. Recyclingof rare earths from scrap. Handb. Phys. Chem. RareEarths, 2013.Vol. 43. Pp. 159. DOI: 10.1016/B978-0-444-59536-2.00002-7
  2. Goodenough K. M., Wall F., and Merriman D. The rare earthelements: demand, global resources, and challenges for resourcingfuture generations. Nat. Resour. Res. 2018. Vol. 27, No. 2. Pp. 201. DOI: 10.1007/s11053-017-9336-5
  3. Rabatho J. P., Tongamp W., Takasaki Y., Haga K. and Shibayama A. Recovery of Nd and Dy from rare earth magneticwaste sludge by hydrometallurgical process. J. Mater. Cycles Waste Manage. 2013. Vol. 15, No. 2. Pp. 171. DOI: 10.1007/s10163-012-0105-6
  4. Firdaus M., Rhamdhani M. A., Durandet Y., Rankin W. J. and McGregor K. Review of hightemperature recovery of rareearth (Nd/Dy) from magnet waste. J. Sustain. Metall. 2016. Vol. 2, No. 4. Pp. 276. DOI: 10.1007/s40831-016-0045-9
  5. Murase K., Machida K. and Adachi G. Recovery of rare metals from scrap of rare earth intermetallic material by chemical vapour transport. J. Alloys Compd. 1995. Vol. 217, No. 2. Pp. 218. DOI: 10.1016/0925-8388(94)01316-A
  6. Uda T., Jacob K. T. and Hirasawa M. Technique for enhancedrare earth separation. Science. 2000. Vol. 289, No. 5488. Pp. 2326. DOI: 10.1126/science.289.5488.2326
  7. Uda T. Recovery of rare earths from magnet sludge by FeCl2. Mater. Trans. 2002. Vol. 43, No. 1. Pp. 55. DOI: 10.2320/matertrans.43.55
  8. Xu Y.C., Chumbley L.S. and Laabs F.C. Liquid metal extractionof Nd from NdFeB magnet scrap. Mater. Res. 2000. Vol. 15, No. 11. Pp. 2296. DOI: 10.1557/JMR.2000.0330
  9. Konishi H., Nohira T., and Ito Y. Formation and phase control of Dy alloy films by electrochemical implantation and displantation. J. Electrochem. Soc. 2001. Vol. 148, No. 7. Pp. 506. DOI: 10.1149/1.1379031
  10. Oishi T., Konishi H., Nohira T., Tanaka M. and Usui T. Separation and recovery of rare earth metals by molten salt electrolysis using alloy diaphragm. Kagaku Kogaku Ronbunshu. 2010. Vol. 36, No. 4. Pp. 299. DOI: 10.1252/kakoronbunshu.36.299
  11. Kobayashi S., Kobayashi K., Nohira T., Hagiwara R., Oishi T. and Konishi H. Electrochemical formation of Nd-Ni alloys in molten LiF-CaF2-NdF3. J. Electrochem. Soc. 2011. Vol. 158, No. 12. Pp. E142. DOI: 10.1149/2.053212jes
  12. Burris L., Steunenberg R. K., Miller W. E. CONF-861146-14.
  13. Toda T., Maruyama T., Moritani K., Moriyama H., Hayashi H. J. Nucl. Sci. Technol. 2009,Vol. 46, No. 1. Pp. 18.
  14. Koyama T., Iizuka M., Tanaka H., Tokiwai M., Shoji Y., Fujita R., Kobayas T. J. Nucl. Sci. Technol. 1997. Vol. 34, Pp. 384.
  15. Souˇcek P., Malmbeck R., Nourry C., Glatz J.-P. Pyrochemical Reprocessing of Spent Fuel by Electrochemical Techniques Using Solid Aluminium Cathodes. Energy Procedia. 2011. Vol. 7. Pp. 396–404, DOI: 10.1016/j.egypro.2011.06.052
  16. Conocar O., Douyere N., Lacquement J. Extraction behavior of actinides and lanthanides in a molten fluoride/liquid aluminum system. Journal of nuclear materials. 2005. Vol. 344, No. 1. Pp. 136–141, DOI: 10.1016/j.jnucmat.2005.04.031
  17. Liu K., Yuan L.-Y., Liu Y.-L., Zhao X.-L., He H., Ye G.-A., Chai Z.-F., Shi W.-Q. Electrochemical reactions of the Th4+/Th couple on the tungsten, aluminum and bismuth electrodes in chloride molten salt. Electrochimica Acta. 2014. Vol. 130. Pp. 650–659. DOI: 10.1016/j.electacta.2014.03.085
  18. Liu K., Liu Y.-L., Yuan L.-Y., Zhao X.-L., He H., Ye G.-A., Chai Z.-F., Shi W.-Q. Electrochemical formation of erbium-aluminum alloys from erbia in the chloride melts. Electrochimica Acta. 2014. Vol. 116. Pp. 434–441, DOI: 10.1016/j.electacta.2013.11.093
  19. Liu K., Liu Y.-L., Yuan L.-Y., Zhao X.-L., Chai Z.-F., Shi W.-Q. Electroextraction of gadolinium from Gd2O3 in LiCl–KCl–AlCl3molten salts. Electrochimica Acta. 2013. Vol. 109. Pp. 732–740. DOI:10.1016/j.electacta.2013.07.084
  20. Liu K., Liu Y.-L., Yuan L.-Y., He H., Yang Z.-Y., Zhao X.-L., Chai Z.-F., Shi W.-Q. Electroextraction of samarium from Sm2O3 in chloride melts. Electrochimica Acta. 2014. Vol. 129. Pp. 401–409. DOI: 10.1016/j.electacta.2014.02.136
  21. Castrillejo Y., Bermejo M., Barrado A., Pardo R., Barrado E., Mart’ınez A. Electrochemical behaviour of dysprosium in the eutectic LiCl–KCl at W and Al electrodes. Electrochimica acta. 2005. Vol. 50, No. 10. Pp. 2047–2057. DOI: 10.1016/j.electacta.2004.09.013
  22. Chang K. G., Lu X. P., Du F. Y., Zhao M. S. Determination of the apparent standard potential of the Dy/Dy (III) system in the LiCl(c) KCl eutectic. Chinese Journal of Chemistry. 1994. Vol. 12, No. 6. Pp. 509–515. DOI: 10.1002/cjoc.19940120605
  23. Konishi H., Nohira T., Ito Y. Morphology control of Dy-Ni alloy films by electrochemical displantation. Electrochemical and solid-state letters. 2002. Vol. 5, No. 12. Pp. B37–B39.
  24. Kushkhov H. B., Uzdenova A. S., Saleh M. M. A., Qahtan A. M. F., Uzdenova L. A. The Electroreduction of Gadolinium and Dysprosium Ions in Equimolar NaCl-KCl Melt. American Journal of Analytical Chemistry. 2013. Vol. 04, No. 06. Pp. 39–46. DOI: 10.4236/ajac.2013.46A006
  25. Saila A., Gibilaro M., Massot L., Chamelot P., Taxil P., Affoune A.-M. Electrochemical behavior of dysprosium (III) in LiF-CaF2 on Mo, Ni and Cu electrodes. Journal of Electroanalytical Chemistry. 2010. Vol. 642, No. 2. Pp. 150–156. DOI:10.1016/J.JELECHEM.2010.03.002
  26. Zhang M. L., Yang Y. S., Han W., Li M., Ye K., Sun Y., Yan Y. D. Electrodeposition of magnesium-lithium-dysprosium ternary alloys with controlled components from dysprosium oxide assisted by magnesium chloride in molten chlorides. Journal of Solid State Electrochemistry. 2013. Vol. 17 No. 10, Pp. 2671–2678, DOI: 10.1007/s10008-013-2146-8
  27. Yang Y. S., Zhang M. L., Han W., Sun P. Y., Liu B., Jiang H. L., Jiang T., Peng S. M., Li M., Ye K., Yan Y. D. Selective electrodeposition of dysprosium in LiCl-KCl-GdCl3-DyCl3 melts at magnesium electrodes: Application to separation of nuclear wastes. Electrochimica Acta. 2014. Vol. 118. Pp. 150–156. DOI: 10.1016/j.electacta.2013.11.145
  28. Yasuda K., Kobayashi S., Nohira T., Hagiwara R. Electrochemical formation of Dy–Nialloys in molten NaCl–KCl–DyCl3. Electrochimica Acta. 2013. Vol. 106. Pp. 293–300. DOI: 10.1016/j.electacta.2013.05.095
  29. Konishi H., Nohira T., Ito Y. Morphology Control of Dy-Ni Alloy Films by Electrochemical Displantation. Electrochemical and Solid-State Letters. 2002. Vol. 5, No. 12. Pp. B37.
  30. Konishi H., Nohira T., Ito Y. Formation of Dy–Fe alloy films by molten salt electrochemical process. Electrochimica acta. 2002. Vol. 47, No. 21. Pp. 3533–3539. DOI: 10.1016/S0013-4686(02)00323-7
  31. Kushkhov Kh., Ali Zh., Khotov A., Kholkina A. Mechanism of Dy3+ and Nd3+ Ions Electrochemical Coreduction with Ni2+, Co2+, and Fe3+ Ions in Chloride Melts. Materials 2021;14:7440. DOI: 10.3390/ma14237440.
  32. Khushkhov Kh. B., Kholkina A. S., Khotov A. A., Ali Zh. Z., Zhanikayeva Z. A., Kvashin V. A., Kovrov V. A., Mushnikova A. A., Mirzayants D. P. Electrochemical Behavior of Dysprosium Ion and Its Co — Electroreduction with Nickel Ions in the Molten KCl-NaCl-CsCl Eutectic. Processes 2023, 11(10), 2818; DOI: 10.3390/pr11102818
  33. Volkov S. V., Grishenko V. F., Delimarskyi Yu. K. Koordinatsionnaya khimiya solevykh rasplavov (Coordination chemistry of molten salts) Naukova Dumka, Kyiv. 1977. 332 p. (in Russian)
  34. Sytchev J., Kushkhov H., Sychev J. Voltammetric investigation of the reduction processes of nickel cobalt and iron ions in chloride and chloro – fluoride melts. In proceedings of Int. Computer Sci. Conf. Miskolc. Hungary. 2000. Pp. 69.
  35. Kushkhov Kh. B., Supatashvili D. G., Shapoval V. I., Novoselova V. I., Gasviana N. A. Sovmestnoye electrovosstanovleniye molybdat iona s kationamy Ni y Co v khloridnykh rasplavakh (Mutual electroreduction of molybdat-ion with Ni and Co cations in chloride melts. Electrokhimiya. 1990. Vol. 26, No. 3. Pp. 300–304. (in Russian)
  36. Bard A. J., Faulkner L. R. Electrochemical methods: fundamentals and applications. Wiley. New York, USA. 1980. 850 p.
  37. Scholz F. Electroanalytical methods: Guide to Experiments and Applications, 2nd ed. Springer, 2010, XXVII, 359 p.
  38. Ramaley L., Krause M. S. Theory of square wave voltammetry. Analyt. Chem. 1969. Vol. 41. Pp. 1362—1365. DOI: 10.1021/ac60280a005
  39. Settle J. L., Nagy Z. Metal deposition-dissolution in molten halides-on the question of measurability of fast electrode-reaction rates. J. Electrochem. Soc. 1985, Vol. 132. Pp. 1619—1627. DOI: 10.1149/1.2114177

Лицензия Creative Commons
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

ДОКЛАДЫ АМАН

©​ | 2022 | Адыгская (Черкесская) Международная академия наук