利中所述的電解槽進行，電流為1000A，電壓為5.5V，時間為120h。比較例I
[0031]一種制備三氟化氮氣體的電解槽，所述電解槽的隔膜5為經(jīng)過處理的Naf1n膜，處理方法如下:1)將Naf1n膜在80°C下，于體積百分數(shù)為3%的H2O2溶液中處理lh，然后取出在85°C下，蒸餾水中清洗lh。
[0032]裝配所述電解槽，陽極3和陰極I面積均為200cm2，陽極3和陰極I高度均為100mm，陽極3或陰極I與隔膜5之間的間距為10mm。
[0033]混合NH4F.HF和無水HF，調(diào)制得到HF與NH4F的摩爾比為1.7的NH4F.1.7HF熔融電解液，通過恒壓電解除水得到無水電解液；通過陽極掃氮及電解液入口 10和陰極掃氮及電解液入口 11將所述無水電解液加入所述電解槽中，進行電解。電解溫度為120°c。當電解電壓從7V調(diào)至9V時，均無電解電流。
[0034]實施例1
[0035]一種制備三氟化氮氣體的電解槽，電解槽的隔膜5為經(jīng)過處理的Naf1n膜，處理方法如下:1)將Naf1n膜在80°C下，體積分數(shù)為3%的H2O2溶液中處理lh，然后取出在85°C下，蒸餾水中清洗Ih ;2)清洗完后在70°C下，濃度為0.5mol.1^的H 2S04溶液中處理Ih然后取出在80°C下，蒸餾水中清洗lh，干燥，得到經(jīng)過處理的Naf1n膜。
[0036]裝配所述電解槽，陽極3和陰極I面積均為200cm2，陽極3和陰極I高度均為100mm，陽極3或陰極I至隔膜5間距為10mm。
[0037]混合NH4F.HF和無水HF，調(diào)制得到HF與NH4F摩爾比為1.7的NH4F.1.7HF熔融電解液，利用恒壓電解除水制備成無水電解液，通過陽極掃氮及電解液入口 10和陰極掃氮及電解液入口 11將所述無水電解液加入所述電解槽中，進行電解。電解溫度為120°c。當電解電壓在7V時，電流為70mA.cm2。經(jīng)氣象色譜儀分析，陽極3產(chǎn)生的氣體中NF3的體積百分數(shù)為55%。
[0038]實施例2
[0039]一種制備三氟化氮氣體的電解槽，所述電解槽的隔膜5為經(jīng)過處理的Naf1n膜，處理方法如下:1)將Naf1n膜在80°C下，體積分數(shù)為3%的H2O2溶液中處理lh，然后取出在85 °C下，蒸餾水中清洗Ih ;2)清洗完后在40 °C下，濃度為0.1mol.L—1的HF溶液中處理Ih，然后取出在80°C下，蒸餾水中清洗Ih，干燥，得到經(jīng)過處理的Naf1n膜。
[0040]裝配所述電解槽，陽極3和陰極I面積均為200cm2，陽極3和陰極I高度均為100mm，陽極3或陰極I至隔膜5間距為10mm。
[0041 ] 混合NH4F.HF和無水HF，調(diào)制得到HF與NH4F摩爾比為1.7的NH4F.1.7HF熔融電解液，利用恒壓電解除水制備成無水電解液，通過陽極掃氮及電解液入口 10和陰極掃氮及電解液入口 11將所述無水電解液加入所述電解槽中，進行電解。電解溫度為120°c。當電解電壓在7V時，電流為70mA ^cm2A ;經(jīng)氣象色譜儀分析，陽極3產(chǎn)生的氣體中NF3的體積百分含量為56.8%。
[0042]實施例3
[0043]一種制備三氟化氮氣體的電解槽，所述電解槽的隔膜5為經(jīng)過處理的Naf1n膜，處理方法同實施例1。
[0044]裝配所述電解槽，陽極3和陰極I面積均為200cm2，陽極3和陰極I高度均為100mm，陽極3或陰極I至隔膜5間距為5_。
[0045]混合NH4F.HF和無水HF，調(diào)制得到HF與NH4F的摩爾比為1.7的NH4F.1.7HF熔融電解液，利用恒壓電解除水制備成無水電解液，通過陽極掃氮及電解液入口 10和陰極掃氮及電解液入口 11將所述無水電解液加入所述電解槽中，進行電解。電解溫度為120°c。當電解電壓在7V時，電流為80mA.cm2;經(jīng)氣象色譜儀分析，陽極3產(chǎn)生的氣體中NF 3的體積百分數(shù)為56%。
【主權(quán)項】
1.一種制備三氟化氮氣體的電解槽，其特征在于:所述電解槽主要由隔膜(5)、陽極(3)、陰極(I)、陽極室(6)、陰極室(7)、陽極氣體出口(8)、陰極氣體出口(9)、陽極掃氮及電解液入口(10)和陰極掃氮及電解液入口(11)組成； 隔膜(5)將所述電解槽隔離成完全獨立的陽極室(6)和陰極室(7);陽極室(6)由陽極(3)、陽極氣體出口(8)和陽極掃氮及電解液入口(10)組成，陽極(3) —端位于陽極室(6)內(nèi)，另一端連接有導(dǎo)電桿，導(dǎo)電桿伸出陽極室(6)與電源連接，陽極氣體出口(8)、陽極掃氮及電解液入口(10)分別位于陽極(3)兩側(cè)，陽極氣體出口⑶在靠近隔膜(5) —側(cè)；陰極室(7)由陰極(I)、陰極氣體出口(9)和陰極掃氮及電解液入口(11)組成，陰極(I) 一端位于陰極室(7)內(nèi)，另一端連接有導(dǎo)電桿，導(dǎo)電桿伸出陰極室(7)與電源連接，陰極氣體出口(9)、陰極掃氮及電解液入口(11)分別位于陰極⑴兩側(cè)，陰極氣體出口(9)在靠近隔膜(5)一側(cè)； 所述隔膜(5)為經(jīng)過如下方法處理的Naf1n膜: 1)將Naf1n膜在80V?85 °C，體積百分數(shù)為2 %?5 %的H2O2溶液中處理45min?90min，然后取出在80°C?85°C，水中清洗多Ih ； 2)清洗完后在H2SO4溶液或HF溶液中處理；當在H2SO4溶液中處理時，溫度為80°C?95°C，H2SO4溶液的濃度為0.1mol.廠1?0.7mol ?廠S處理0.5h?2h ;當在HF溶液中處理時，溫度為50°C?70°C，HF溶液的濃度為0.05mol.171?0.2mol ?廠\處理0.5h?2h，然后取出在80°C?85°C，水中清洗彡lh，干燥，得到經(jīng)過處理的Naf1n膜； 水的純度多蒸餾水的純度； 陽極⑶由鎳或碳板制成，陰極⑴由鎳、碳鋼或碳制成，陽極⑶或陰極⑴與隔膜(5)之間的間距為3mm?100mm，陽極(3)和陰極⑴的高度為彡1mm ； 所述電解槽由碳鋼、不銹鋼、鎳、鎳合金、氟系樹脂或襯氟材質(zhì)加工而成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備三氟化氮氣體的電解槽，其特征在于:在所述電解槽中設(shè)置溫度計(12)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備三氟化氮氣體的電解槽，其特征在于:在陰極室(7)的陰極掃氮及電解液入口(11)靠近陰極室(7)側(cè)壁一側(cè)設(shè)置溫度計(12)。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項所述的一種制備三氟化氮氣體的電解槽，其特征在于:所述隔膜(5)處理方法步驟I)中在體積百分數(shù)為3%的H2O2溶液中處理lh。5.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項所述的一種制備三氟化氮氣體的電解槽，其特征在于:陽極⑶或陰極⑴與隔膜(5)之間的間距為5mm?20mmo6.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項所述的一種制備三氟化氮氣體的電解槽，其特征在于:陽極⑶和陰極(I)的高度為1mm?1500mmo7.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項所述的一種制備三氟化氮氣體的電解槽，其特征在于:陽極⑶和陰極(I)的高度為50mm?100mm08.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項所述的一種制備三氟化氮氣體的電解槽，其特征在于:當陽極⑶或陰極⑴與隔膜(5)之間的間距為1mm時，陽極(3)或陰極⑴的高度為10mm ?100mm09.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項所述的一種制備三氟化氮氣體的電解槽，其特征在于:所述隔膜(5)處理方法步驟I)中在體積百分數(shù)為3%的H2O2溶液中處理Ih ;陽極(3)或陰極⑴與隔膜(5)之間的間距為5mm?20mm ;陽極(3)和陰極⑴的高度為1mm?1500mm ；當陽極⑶或陰極⑴與隔膜(5)之間的間距為1mm時，陽極(3)或陰極⑴的高度為10Omm ?100mm010.一種如權(quán)利要求1所述的制備三氟化氮氣體的電解槽的應(yīng)用，其特征在于:所述電解槽應(yīng)用方法如下: 使用除水后的NH4F *xHF熔融鹽作為電解液，電解溫度為100°C?140°C，所述NH4F -xHF熔融鹽中，HF與NH4F的摩爾比X為I?2，電解電流為50mA.cm2?150mA.cm2，電解電壓為5.5V?8V ;補加電解液時從陽極掃氮及電解液入口(10)和/或陰極掃氮及電解液入口(11)補加。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備三氟化氮氣體的電解槽及其應(yīng)用，屬于三氟化氮制備領(lǐng)域。所述電解槽被隔膜隔離成獨立的陽、陰極室；陽極一端在陽極室內(nèi)，另一端連有伸出陽極室與電源連接的導(dǎo)電桿，陽極氣體出口、陽極掃氮及電解液入口分別位于陽極兩側(cè)，陽極氣體出口在靠近隔膜一側(cè)；陰極一端位于陰極室內(nèi)，另一端連接有伸出陰極室與電源連接的導(dǎo)電桿，陰極氣體出口、陰極掃氮及電解液入口分別位于陰極兩側(cè)，陰極氣體出口在靠近隔膜一側(cè)；隔膜為先經(jīng)過H2O2溶液處理，再經(jīng)過H2SO4或HF溶液處理的Nafion膜。所述電解槽利用不透氣但可以讓電解液流通的離子交換隔膜，能防止陰、陽兩極氣體混合，縮短陰、陽極間距，大規(guī)模安全制備NF3氣體。
【IPC分類】C25B1/24, C25B9/08
【公開號】CN104962946
【申請?zhí)枴緾N201510311822
【發(fā)明人】馬毅斌, 紀振紅, 王斌, 孟祥軍, 李翔宇, 冀延治
【申請人】中國船舶重工集團公司第七一八研究所
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月9日