[发明专利]一种近室温电解制备铝基稀土合金的方法

说明书

本发明属于低温电化学提取领域，特别涉及了一种近室温环境电解制备铝基稀土合金的方法。一种近室温电解制备铝基稀土合金的方法，所述方法为电解法，所述电解法所用电解质由氯化稀土和类离子液体组成，其中，类离子液体占电解质总质量的96～98％，氯化稀土占总质量的2％～4％，所述氯化稀土为氯化钕，氯化镧，氯化铈，氯化钪，氯化钇，氯化镨，氯化钐，氯化铕，氯化钆，氯化铽中的一种。本发明的近室温电解制备铝基稀土合金工艺，操作简单，成本低廉。为低成本的铝基稀土合金绿色提取提供技术储备和理论支持。

技术领域

本发明属于低温电化学提取领域，特别涉及了一种近室温环境电解制备铝基稀土合金的方法。

背景技术

铝合金中添加适量稀土元素对精炼铝具有促进作用。稀土元素可以改善夹杂物形态，净化晶界。在铝合金中添加1.5-2.5％稀土元素，可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性，广泛用作航空航天材料。随着科学技术的发展，稀土科技领域的拓展和延伸，稀土元素将会有更广阔的利用空间。

现行的铝基稀土合金生产有(1)对掺法；按照合金成分要求，将纯稀土金属加到高温铝液中，可生产铝基稀土合金。而纯稀土金属是高温下电解法生产的，工艺复杂，成本高，设备腐蚀严重，烧损较大。(2)高温电解法；此法是在电解铝时，向电解槽中加入稀土氧化物或稀土盐类，电解制取稀土合金。依然是在高温下进行，合金成分波动较大，不易控制，另外大批量生产铝基稀土合金将动用甚至全部电解槽，不利于纯铝锭生产。

若能在室温或近室温条件下电沉积制备稀土及其合金，不仅操作简单容易控制，而且耗能少成本低。由于稀土金属的活泼性，使得其在水溶液中难以电化学沉积。而使用有机溶液体系易燃，一般有毒，并且电导率较低，可溶解的活泼金属原料一般为有机金属，而对它们的无机盐溶解能力较差。而离子液体作为一种低温熔融盐，是在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，被广泛应用于化学研究的各个领域中。与传统有机电解液系统相比离子液体具有导电性好、难挥发、不燃烧、特殊溶解和催化作用、电化学稳定电位窗口相对较宽等特点。但常规离子液体是很难进行电沉积稀土应用的，因为常规离子液体电化学窗口不能满足稀土元素沉积电位的要求，离子液体在稀土金属沉积电位之前就分解变质了且难以恢复。少部分离子液体如[P₂₂₂₅][TFSA]、[N₂₂₂₅][TFSA]等能沉积出稀土元素，但制备这种离子液体合成工艺复杂，交换反应不彻底，且所得产物需多步纯化和分离，并且使用的原料稀土盐为有机盐类RE(TFSA)₃，显著提高了成本，无应用优势。

发明内容

针对上述现有的问题，本发明提供一种利用类离子液体(含中性配体室温熔融盐)低温电解氯化稀土和氯化铝制取铝基稀土合金的方法。以氯化稀土(99.9％)为原料，将其溶解于氯化铝基类离子液体中电沉积制备铝基稀土合金的短流程方法，在高效制备铝基稀土合金同时，降低能耗和生产成本。该类离子液体在保留了以上常规离子液体的优点之外，还拥有导电率高、粘度小、空气中稳定对水不敏感、价格低廉的特点。

一种近室温电解制备铝基稀土合金的方法，所述方法为电解法，

所述电解法所用电解质由氯化稀土和类离子液体组成，其中，类离子液体占电解质总质量的96～98％，氯化稀土占总质量的2％～4％，所述氯化稀土为氯化钕，氯化镧，氯化铈，氯化钪，氯化钇，氯化镨，氯化钐，氯化铕，氯化钆，氯化铽中的一种，

其中，所述类离子液体由阳离子部和阴离子部组成，

所述阳离子部具有下述通式：[AlCl₂·nEC]⁺，其中，EC为碳酸乙烯酯；n＝2.67；

所述阴离子部为AlCl₄^-。

本发明所述“近室温”指温度为55～75℃。

本发明所述类离子液体的使用温度为20～100℃。