Способ получения ультрадисперсного порошка родия

(51) 01 55/00 (2009.01) 25 1/12 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Технической задачей настоящего изобретения является получение ультрадисперсного порошка родия в сернокислых растворах путем электролиза с применением титанового катода. Поставленная техническая задача достигается предлагаемым электрохимическим способом получения ультрадисперсного порошка родия путем электролиза водного раствора хлорида родияв сернокислой среде при катодной поляризации при плотности тока 2000 - 10000 А/м 2 на титане. Электролиз проводят в электролизере с двумя свинцовыми анодами и титановым катодом в центре электролизера. Предлагаемый способ позволяет получить ультрадисперсные порошки родия с высоким выходом по току при низкой температуре.(72) Баешов Абдуали Баешович Гаипов Тулкинжон Эркинович Иванов Николай Сергеевич(73) Акционерное общество Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА РОДИЯ(57) Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к электрохимическому способу получения ультрадисперсного порошка родия. 23147 Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к электрохимическому способу получения ультрадисперсного порошка родия. Современные направления многих отраслей промышленности, развитие ракетной техники,космонавтики, авиастроения, ядерной энергетики,машиностроения, требуют создания материалов,обладающих высокой прочностью, жаростойкостью,жаропрочностью и термостойкостью,регулируемыми в широких пределах показателями тепло- и электропроводности, специальными оптическими и магнитными характеристиками. Значительное место в создании прогрессивных современных материалов занимает порошковая металлургия. Динамичное развитие порошковой металлургии объясняется тем, что она позволяет преодолевать технологические трудности изготовления изделий из тугоплавких металлов, создавать материалы с особыми, часто уникальными составами, структурой и свойствами, а иногда абсолютно недостижимыми при применении других методов производства, либо с обычными физическими и механическими свойствами,но при существенно лучших экономических показателях. В настоящее время весьма важной областью промышленного применения, как сплавов родия, так и чистого родия в виде тонких сеток, порошков и коллоидов являются различные каталитические процессы. Также благодаря высокой температуре плавления родия и стабильности термоэлектрических свойств при высокой температуре, термопары из сплавов родия применяются для измерения температур в пределах 1300-1800 С /Сокольская , Родий катализатор гидрогенизации, Алма-Ата, Наука,1974, с. 303/. Как и для любой технологии, решающим звеном в порошковой металлургии является способ получения исходного сырья, в данном случае порошка родия. Известен химический способ получения порошков родия из водного раствора 3 с применением органических восстановителей /Дж. Андерсон. Структура металлических катализаторов. Изд. Мир. Москва, 1978, с. 455/. Ионы родиявосстанавливают 5-ным раствором боргидрида натрия (4) при перемешивании. При этом скорость образования порошков родия очень низкая. При использовании в качестве восстановителя 85-ного раствора гидразина(242),формирование порошка металла протекает более интенсивно, но отделение дисперсного порошка родия становится более затрудненным. Далее порошок родия тщательно промывают водой от примеси и сушат при 370 К. При этом порошки родия в значительной степени окисляются. Окисленные порошки восстанавливают в атмосфере водорода при температурах, достигающих 570 К. Восстановленные порошки родия имеют размер частиц 50 нм. Реакция восстановления оксида родия является экзотермической, в этой связи процесс необходимо проводить осторожно в течение 8 часов 2 и водород необходимо разбавлять инертным газом,например аргоном или гелием. Также известен химический способ получения порошков родия путем восстановления следующими реагентами Н 2, , , , , ,и другими металлами стоящими перед Н 2 в ряду напряжений сероводородом, муравьиной кислотой,фосфорноватистой кислотой и целым рядом органических соединений(предельными и непредельными углеводородами, тиомочевиной,тионалидом, формиатом натрия) /И.А. Федоров Родий. Наука, 1966, с.215/. Основными недостатками химических способов являются трудоемкость,энергоемкость,длительность протекания процесса. Процесс связан с расходом дорогих и дефицитных реагентов. Кроме того отработанные восстановители в дальнейшем не находят применения и создают проблемы связанные с необходимостью их утилизации. Порошки родия можно было бы получать методом электролиза из водных растворов. Однако,родийв кислых растворах на катоде восстанавливается с очень высокими перенапряжениями, и поэтому выход по току образования порошка металла очень низкий. В литературе отсутствуют данные о возможности получения порошков родия при катодной поляризации. Как показали результаты наших исследований,выход по току образования порошков родия на алюминиевом и графитовом электродах не превышает 5. Это объясняется низким перенапряжением водорода на этих электродах. Технической задачей настоящего изобретения является получение ультрадисперсного порошка родия в сернокислых растворах путем электролиза с применением титанового катода. Поставленная техническая задача достигается предлагаемым электрохимическим способом получения ультрадисперсного порошка родия путем электролиза водного раствора хлорида родияв сернокислой среде при катодной поляризации при плотности тока 2000 - 10000 А/м 2 на титане. Электролиз проводят в электролизере с двумя свинцовыми анодами и титановым катодом в центре электролизера. Предлагаемый способ позволяет получить ультрадисперсные порошки родия с высоким выходом по току при низкой температуре. Ниже приведенные примеры иллюстрируют настоящее изобретение. Пример 1. Опыт проводят в электролизере объемом 20 мл из органического стекла. В качестве анодов используют свинцовые пластинки, в качестве катода титановую проволоку с площадью поверхности 410-5 м 2. Используют раствор состава хлорид родия 6 г/л, серная кислота - 8,5 г/л. Раствор заливают в электролизер и подают ток,создавая плотность тока на титановом катоде 2000 А/м 2. Электролиз проводят в течение 15 минут. По окончании опыта отделяют порошок родия и промывают 0,03 мыльным раствором для предотвращения окисления. Полученный порошок 23147 однороден по размеру частиц. Средние размеры частиц составляют - 30 нм. Выделено 0,0086 г порошка родия, выход по току составил 36. Пример 2. Условия опыта как в примере 1. Электролиз проводят при плотности тока на титановом катоде 5000 А/м 2. Продолжительность электролиза 15 минут. По окончании опыта отделяют порошок родия и промывают 0,03 мыльным раствором. Полученный порошок однороден по размеру частиц. Средние размеры частиц составляют - 25 нм. Выделено 0,0212 г порошка родия, выход по току составил 35. Пример 3. Условия опыта как в примере 1. Электролиз проводят при плотности тока на титановом катоде 10000 А/м 2. По окончании опыта отделяют порошок родия и промывают 0,03 мыльным раствором. Средние размеры частиц составляют - 25 нм. Выделено 0,031 г порошка родия, выход по току составил 25. Следует отметить, что положительный эффект достигается за счет применения титанового электрода в качестве катода, т.к. на этом электроде водород выделяется с высоким перенапряжением. Это, по - видимому также объясняется и тем, что величина нулевого потенциала титанового электрода в водных растворах имеет отрицательное значение (Е - 0,70 В), в этой связи анионы родия могут хорошо адсорбироваться на поверхности данного катода и активно участвовать в реакции образования порошка родия. Таким образом, электрохимический способ получения порошка родия имеет ряд несомненных преимуществ по сравнению с традиционными химическими способами получения порошков родия, это экологическая чистота процесса высокая скорость протекания реакции восстановления получение чистого ультрадисперсного порошка родия одностадийность простота управления процессом в реакции восстановления не используются дополнительные реагенты, в этой связи не возникают проблемы, связанные с их утилизацией. При катодном формировании порошка родия на электроде одновременно выделяется водород,поэтому порошки металла практически не окисляются. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения ультрадисперсного порошка родия из водного раствора хлорида родия ,отличающийся тем, что порошок получают электролизом в сернокислом растворе при катодных плотностях тока на титановом электроде 2000-10000 А/м 2.