第i6卷3第期ssn101033x.1994北.紧科技大学学报 Vol.16 No.6 1994年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dc.1994 氟化物熔盐中B(Ⅲ)的电化学还原* 石青荣1) 段淑贞) 武世民2) 1)北京科技大学表而科学与腐蚀工程系，北京10003 2)北京科技大学物理化学系.北京100083 摘要用循环伏安法和卷积技术研究了LiF-NF低共熔体中，以KBF:形式加人的B(Ⅲ)在 铂电极上阴极还原机理.结果表明，B(Ⅲ)的电化学还原为简单的三电子一步反应，阴极过程在所 研究的扫描速度下接近于可逆过程，且受扩散控制，蝴在铂电极上形成可溶性产物， 关键词酮离子，氟化物熔盐，电化学还原，循环伏安法 中图分类号TQ150.1 Electrochemical Reduction of B(III)in Molten Fluorides Shi Qingrong Duan Shuzhen2)Wu Shimin) 1)Department of Surface Science and Corosion Engineering,USTB.Beijing 100083.PRC 2)Department of Physical Chemistry.USTB.Beijing 100083.PRC ABSTRACT The mechanism of the cathode process of B(III)on a platinum electrode in mol- ten LiF-NaF-KBF at 750 c has been investigated by means of cyclic voltammetry and convolution technique.It was found that the electrochemical reduction of B(III)to elementa- ry boron is a simple three-electron process involving alloy formation with the platinum elec- trode.The cathodic process is very close to a reversible process and is diffusion controlled. KEY WORDS boron ions.molten fluorides,electrochemical reduction,cyclic voltammetry 研究硼离子在熔盐中的电化学还原反应机理，对于熔盐电解法生产单质硼、硼合金及金 属陶瓷硼化物具有重要意义.文献[1~6报道了氯化物(KC1-NaC)或氟化物(LiF-KF 和LF-NaF-KF)体系中，以硼的含氧化合物或氟硼酸盐形式加入的硼离子的电化学反 应机理，然而其结果不尽相同.Cook研究了以KBF,作为电活性物质的阴极过程，结果 发现阴极主要产物是碱金属而不是硼.Ykin的研究结果表明，以Na,B,O,作为电活性 物质，通过电解阴极上析出的主要产物是活泼金属钠，然后才与阴极附近的硼酸盐反应得 到单质硼.其他研究者的结果B~可则认为，以KBF,形式加人的硼离子在阴极上一步还原 为单质硼，为简单的三电子可逆反应，且受扩散控制· 本文采用循环伏安法和卷积技术研究了Lf-NaF-KBF4体系中B(Ⅲ)的电化学反应 机理及阴极过程控制步骤，为在氟化物熔体中电化学合成金属陶瓷硼化物提供一些理论依据· 1993-12-20收稿第一作者女35岁博士 ◆国家自然科学基金资助项目第 16 卷 第 6 期 北 京 科 技 大 学 学 报 l 竺珍月年 u 月 oJ 咖 a l o f U in ve 巧 iyt o f s 以e n c e a n d eT ch n o fo g y B e ij i n g V ol . 1 6 N O 。 6 】) 沈 . 1更洲 氟化物熔盐 中 B (皿 ) 的 电化学还 原 ’ 石 青 荣 , ) 段 淑 贞 2 ) 武世 民 2 ) l) 北京 科技大学表面 科学与 腐蚀工 程 系 , 北京 l(众〕8 3 刀 北 京科 技大学物 理 化 学 系 . 北 京 1X( 洲渊 摘要 用循 环伏安法和 卷 积技术研究 了 L 正 一 卜厄F 低共熔体 中 , 以 K B F ` 形 式 加人 的 B( lI ) 在 铂 电极 上阴极还原机理 . 结果表 明 , 班 1 ) 的电化学还原为简单的三电子一步反 应 , 阴 极过 程在 所 研究 的扫描速度下接近于 可逆过程 , 且受扩散控制 , 硼在铂 电极上形成可溶性 产物 . 关键 词 硼 离子 , 氟化物 熔盐 , 电化学还原 , 循环伏安法 中图分类号 1’Q 1印 . 1 E leC t or c h e而ca l R ed u c t i o n o f B (皿 ) i n M o let n F luo r i d eS hS i Qi n g or ” g ” 众 `a n hS u 二声王￡” 2 ) 琳 : hS im i n Z l ) 众P art ~ t o f S u而此 S d e l l` ℃ an d OC n D s l o n E n g inel ng , US T B 一 段巧I n g 10〕〕83 . PR C 2 ) 众P a rt ~ t o f P h岁亏。 ] 〔 h e 而 s try , US T B , B日Ji n g l(托幻8 3 . P R C A B S T R A C T T五e n 顶℃h a ins m o f ht e 以ht o d e Pro 璐 5 o f B ( 1 ) o n a Pla t i n u rn el 喊ro d e in mo l - ten L 于 一 Na F 一 K B F ; a t 7 50 ℃ h a s b en in ves it g a ted b y neaI ns o f cy d i c 、 o l ta me try a n d co n vo l u t i o n tec h n iq u e . ft 呢 5 fo u nd t h a t t h e e l 。 沈ro hc 翻以1 red u ict o n o f B ( 1 ) t o e l e n 坦 Il ta - 尽 b o ro n 15 a s ir n P l e t h re 一 e leC t r o n P ro 鳃 5 ivn o l v i n g a l o y fo rm a t i o n 珊ht th e P l a t in u m cl ec - tro d e . hT e ca t h o d i e P ro 粼 15 v e ry d o s e to a re v ers ib l e Pro 璐5 a nd 15 d i 1lT ts i o n co n tro l初 . Kl :Y W O R I万 b o ro n i o ns , nor lt e n fl u o ir d es , c l a =t or e h e njr 以l 】戏l u e iot n , cy d ic vo l at lr 田l e t yr 研究 硼 离子 在熔 盐 中的 电化学 还原反 应机 理 , 对于 熔盐 电解法 生产 单质硼 、 硼 合金 及 金 属 陶瓷硼 化 物具有重要 意 义 . 文 献【1一 61 报 道 了氯 化 物 (K Q 一 aN O ) 或 氟 化 物 ( LI F 一 K f 和 L正 一 N a F 一 K王 , ) 体 系 中 , 以 硼 的含氧化 合物 或氟 硼 酸盐 形 式 加 人 的硼 离 子 的 电 化 学 反 应 机理 , 然 而其 结果 不尽 相 同 . C o o kl ] 研 究 了以 K B F 4 作 为 电活 性物 质 的阴极 过程 , 结 果 发 现 阴极 主 要 产 物是碱 金 属而 不是硼 . uY k in 的研究 结 果圈 表 明 , 以 Na Z B 4 O 7 作 为 电活 性 物质 , 通 过 电 解 阴 极 上析 出 的主要 产物是 活 泼金 属钠 , 然 后才 与 阴极 附 近的硼 酸盐反 应得 到单 质硼 . 其他 研究 者的 结果 3[ 一 司 则认 为 , 以 K B F 。 形 式加 人 的硼离子在 阴极 上 一 步 还 原 为单质硼 , 为 简单的三 电子可 逆反 应 , 且 受 扩散控 制 . 本文采 用循 环伏 安法 和卷 积技 术研究 了 L正 一 N a F 一 K B F 4 体 系 中 B ( m ) 的 电 化 学 反 应 机理及 阴极 过程 控制 步骤 , 为 在氟 化物 熔体 中 电化 学合 成 金属 陶 瓷硼化 物提 供一些理论依据 . 1卯 3 一 12 一 20 收稿 第一 作者 女 35 岁 博士 * 国 家 自然 科学 基金 资助 项 目 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1994. 06. 020