NdF3在LiF熔鹽中的溶解及離子結構

付贊輝， 闕靚華， 廖春發*， 王旭， 周迅

（1.江西理工大學材料冶金化學學部，江西 贛州 341000； 2.國家稀土功能材料創新中心，江西 贛州 341000）

LiF-NdF3熔鹽體系是當今熔鹽電解生產釹的主要電解質體系，關于該體系的物理化學性質研究已有諸多報道[1-11]，但對于該體系的熔鹽離子結構研究較少，胡憲偉等[12-14]通過冰點降低法研究了LiF-NdF3熔鹽體系最有可能存在的離子團為Nd2F7-[12]、NdF4-[13]、NdF63-[14]、LiF-NdF3熔鹽體系符合理想Temkin行為。ZHU等[15]采用冰點降低法研究了LaF3-LiF熔鹽離子結構，通過Temkin和Floods模型分析了體系中存在LaF4-，HATEM等[16]在采用熱力學計算方法研究KF-NdF3體系時也提到熔體系中存在NdF4-和NdF63-。DRACOPOULOS 等[17]和STEFANⅠDAKⅠ等[18]采用拉曼光譜研究了低釹區和共晶成分的K（Li）F-NdF3體系的離子結構，提出體系中存在NdF63-。LⅠAO等[19]采用冰點降低法使用Temkin和Flood模型分析了LiF-DyF3熔鹽體系中存在DyF4-。

現代熔鹽理論認為，熔鹽是離子體系，結合LiFNdF3二元相圖顯示該二元系沒固溶體產生，因此以LiF為溶劑，加入少量NdF3時，該熔鹽體系符合理想Temkin模型。Flood模型是在Temkin模型的基礎上，考慮不同陰陽離子之間可能存在不同的價態，離子占據的結點位置數目也會不同。因此，采用冰點降低法，使用Temkin和Flood模型分析LiF-NdF3熔鹽體系中可能存在的離子團簇是合理的。

熔鹽離子結構的研究有助于理解熔鹽體系物理化學性質變化規律，有利于深入了解熔鹽電解的電極過程[20]。針對LiF-NdF3熔鹽體系可能存在的離子團簇，上述研究除了不夠深入、不夠全面外，也存在諸多爭議。文獻[12-14,17-18]采用高溫實驗、熱力學計算和拉曼光譜等手段分析LiF-NdF3體系離子結構，得到的結論出現差異可能是由于高溫實驗困難，氟鹽的高腐蝕性等問題造成的。……