Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

Ключевые слова: иттербий, никель, циклическая вольтамперометрия, потенциостатический электролиз. RECOVERY OF YTTERBIUM IONS ON A NICKEL SUBSTRATE IN NaCl-KCl MELT I. V. Tolstobrov, O. V. E l'kin , A. N. Bushuev, D. A Kondrat'yev, D. A. Kozu lin Vyatka State University, Kirov, Russia A b stra c t The mechanism of the reduction of ytterbium ions in NaCl-KCl melt + 5 % by weight YbCb has been studied by cyclic voltammetry in the interval of 973-1123 K on an inert electrode. It has been shown that the process is reversible and includes the recharge stage Yb3+ + e = Yb2+. The diffusion coefficients of Yb3+ ions and the activation energy were determined. Ytterbium-nickel intermetallic compounds were synthesized by potentiostatic electrolysis on the surface of nickel cathode at 1023 K. These samples were characterized by XRD and SEM, their composition was determined a s Yb2Ni17 and YbNi5 Keywords: ytterbium, nickel, cyclic voltammetry, potentiostatic electrolysis. Введение Известно, что в хлоридных расплавах иттербий может присутствовать как в виде трех-, так и двухзарядных ионов. Вопросам электрохимического восстановления ионов иттербия посвящен ряд работ различных исследователей. Так, в работе [1] авторы измеряли условный стандартный потенциал системы Yb(III)/Yb(II) в расплаве LiC l-KC l относительно платинового электрода сравнения и получили его температурную зависимость. Электрохимическое поведение ионов иттербия в хлоридных расплавах CsCl, N aC l-KC l, NaC l-C sC l и значения коэффициентов диффузии ионов иттербия изучали в работах [2-6]. В соответствии с этими данными, реакция Yb (III) + е = Yb (II) во всех изученных расплавах является обратимой и контролируется процессами массопереноса. Также в работе [7] авторы выяснили, что процесс перезаряда ионов иттербия протекает квазиобратимо. По данным работы [8], авторы различными электрохимическими методами исследовали поведение ионов Yb (III) в расплавах N aC l-KC l, KC l и CsCl. Рассчитаны коэффициенты диффузии ионов Yb (III) и Yb (II), а также выведены уравнения температурных зависимостей условных стандартных окислительно-восстановительных потенциалов £ *Yb3+/Yb2+. Электрохимическое восстановление ионов Yb (III) на активном никелевом электроде изучали в системах L iC l-K C l [9], N aC l-KC l [10]. Установлено, что процесс восстановления протекает в две стадии с образованием ионов Yb (II), а затем— сплавообразование иттербия с никелем с образованием фаз Yb X Ni Y . Кроме того, авторы работ [7, 11] показали возможность синтеза различных интерметаллидов иттербия с алюминием. Целью данной работы было определение режимов электровосстановления ионов иттербия в расплаве N aC l-KC l + Y bC l 3 на инертном электроде, а также получение интерметаллических соединений (ИМС) иттербий- никель потенциостатическим электролизом. Экспериментальная часть Хлориды натрия и калия квалификаций «ХЧ» предварительно сушили под вауумом с подъемом температуры до 900 K , а затем сплавляли в кварцевой ячейке в пропорциях, соответствующих эквимольному составу. Трихлорид иттербия квалификации «ХЧ» обезвоживали тетрахлоридом углерода по методике, описанной в работе [12]. Перед опытом кварцевую ячейку с загруженной солевой смесью нагревали при динамическом вакуумировании, по достижении рабочей температуры заполняли очищенным аргоном. Концентрацию трихлорида иттербия определяли после опыта комплексонометрическим титрованием «трилоном Б» [13]. Исследования методом циклической вольтамперометрии (ЦВА) проводили в трехэлектродной ячейке, схема которой представлена на рис. 1. В качестве рабочего электрода использовали молибденовую проволоку площадью 0,66 см2, которую перед опытом полировали до зеркального блеска. Электродом сравнения служил серебряный электрод [14], представляющий собой серебряную проволоку, запаянную в кварцевую капсулу с отверстием, забитым асбестом, внутри капсулы находился расплав N aC l-K C l с добавлением 5 мол. % AgCl. Температурная зависимость потенциала данного электрода сравнения относительно хлорного электрода описывается функцией [14]: Е = - 1 , 1 1 - 2,58-10-4-T, (1) где Е - - электродвижущая сила гальванического элемента, составленного из хлорного и серебряного электродов сравнения; T - - температура опыта, К. Пластина из стеклоуглерода служила вспомогательным электродом, контейнером для расплава - - тигель из стеклоуглерода. Экспериментальные данные снимали с помощью потенциостата-гальваностата «Р-150Ъ> производства фирмы “ Elins” . Скорость развертки потенциала менялась в диапазоне 0,05-0,5 В/с. Рабочие температуры составляли 9 7 3 - 112 3 К. Рентгенофазовый анализ (РФА) образцов проводили с использованием 463