从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法技术

一种从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法，以氧化铟镓锌为原料，以包含氯化钙的熔融盐为电解质，以第一石墨电极为阴极，以第二石墨电极为阳极，在惰性气体保护下进行恒电位电解，得到铟镓锌合金。从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法，工艺流程简单，工艺条件易控，操作简单易行，产品收得率高，不产生有害气体，不污染环境，具有产业实用性。

Electrochemical method for recovering ingazn alloy from indium gallium zinc oxide

【技术实现步骤摘要】
从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法
本申请属于电化学冶金
，具体涉及一种从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法。
技术介绍
氧化铟镓锌(IGZO，InGaZnO4)具有优异的表面均匀性、稳定性以及光学透明性，在电子和光电子设备领域具有广泛应用。制备IGZO所需的铟和镓属于稀散金属，地壳含量少，价格昂贵。随着IGZO的使用量日趋增大，造成的问题越来越多，废弃后对环境的影响不可逆，而且造成资源的巨大浪费。氧化铟镓锌的回收受到越来越多的关注。目前，酸浸法和溶剂萃取法是从废弃IGZO中回收铟和镓的常用方法。酸浸法的后续纯化过程复杂，溶剂萃取法的很多溶剂具有腐蚀性和毒性，这两种方法都对环境具有一定危害性。
技术实现思路
为了至少解决以上提到现有技术存在的技术问题之一，本申请实施例公开了一种从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法，该方法以氧化铟镓锌为原料，以包含氯化钙的熔融盐为电解质，以第一石墨电极为阴极，以第二石墨电极为阳极，在惰性气体保护下进行恒电位电解，得到铟镓锌合金。进一步，一些实施例公开的从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法，包括电解质的预处理步骤，具体包括将电解质在一定真空度下，在250～300℃下保温处理，除去水分。一些实施例公开的从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法，作为电解质的熔融盐包括CaCl2、或者CaCl2与NaCl、KCl或LiCl中至少一种的组合。一些实施例公开的从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法，第一石墨电极为石墨容器，氧化铟镓锌设置在该石墨容器中。一些实施例公开的从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法，惰性气体为氩气，电解过程中氩气的流量设置为15～20ml/min。一些实施例公开的从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法，电解质熔融盐的温度设定在550～900℃之间。一些实施例公开的从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法，进行恒电位电解的电解电压设定在2.5～2.7V。本申请实施例公开的从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法，以氧化铟镓锌为原料，以石墨电极为阳极和阴极，在熔融盐电解质中进行恒电位电解，得到铟镓锌合金，工艺流程简单，工艺条件易控，操作简单易行，产品收得率高，不产生有害气体，不污染环境，具有产业实用性。附图说明图1氧化铟镓锌电解回收铟镓锌合金的电化学装置示意图；图2In2O3、Ga2O3和ZnO的分解电位(E,VvsO2/O-)与反应温度的关系图。具体实施方式在这里专用的词“实施例”，作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。本申请实施例中性能指标测试，除非特别说明，采用本领域常规试验方法。应理解，本申请中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本申请公开的内容。除非另有说明，否则本文使用的技术和科学术语具有本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义；作为本申请中其它未特别注明的试验方法和技术手段均指本领域内普通技术人员通常采用的实验方法和技术手段。本公开所用的术语“基本”和“大约”用于描述小的波动。例如，它们可以是指小于或等于±5％，如小于或等于±2％，如小于或等于±1％，如小于或等于±0.5％，如小于或等于±0.2％，如小于或等于±0.1％，如小于或等于±0.05％。浓度、量和其它数值数据在本文中可以以范围格式表示或呈现。这样的范围格式仅为方便和简要起见使用，因此应灵活解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值，还包括该范围内包含的所有独立的数值或子范围。例如，“1～5％”的数值范围应被解释为不仅包括1％至5％的明确列举的值，还包括在所示范围内的独立值和子范围。因此，在这一数值范围中包括独立值，如2％、3.5％和4％，和子范围，如1％～3％、2％～4％和3％～5％等。这一原理同样适用于仅列举一个数值的范围。此外，无论该范围的宽度或所述特征如何，这样的解释都适用。在本公开，包括权利要求书中，所有连接词，如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”等被理解为是开放性的，即是指“包括但不限于”。只有连接词“由……构成”和“由……组成”是封闭连接词。为了更好的说明本申请内容，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节，本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在实施例中，对于本领域技术人员熟知的一些方法、手段、仪器、设备等未作详细描述，以便凸显本申请的主旨。在不冲突的前提下，本申请实施例公开的技术特征可以任意组合，得到的技术方案属于本申请实施例公开的内容。在一些实施方式中，从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法包括：以氧化铟镓锌为原料，以包含氯化钙的熔融盐为电解质，以第一石墨电极为阴极，以第二石墨电极为阳极，在惰性气体保护下进行恒电位电解，得到铟镓锌合金。本申请实施例公开的电化学方法中，氧化铟镓锌在熔融盐电解质中熔融为液态，在恒电位电解过程中，氧化铟镓锌在阴极发生还原反应，形成铟镓锌合金沉积在第一石墨电极上，氧离子在电解质熔盐中迁移到阳极，与石墨发生反应，以碳氧化物的形态析出。恒电位电解过程发生的电极反应是：阴极反应：阳极反应：作为可选实施方式，作为电解质的熔融盐包括CaCl2、CaCl2与NaCl、KCl或LiCl中至少一种的组合。通常CaCl2的熔盐中，氧具有合适的溶解度，也具有良好的传输能力，在电解过程中，氧离子能够在电解质中进行良好的迁移有助于电解反应的进行。作为可选实施方式，在CaCl2中可以加入其他电解质盐，形成混合盐电解质，可以降低电解质的熔点，例如可以与CaCl2形成共晶盐的NaCl、KCl或LiCl等。作为可选实施方式，熔融盐电解质选择CaCl2-NaCl、CaCl2-KCl或CaCl2-LiCl。作为可选实施方式，从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法包括电解质的预处理步骤，具体包括将电解质在一定真空度下，在250～300℃下保温处理，除去水分。通常电解质盐中存在一定的水分、氮气、氧气等杂质，这些杂质的存在会影响恒电位电解中铟镓锌合金的析出反应，在恒电位电解之前将这些杂质除去有利于提高回收铟镓锌合金的反应效率，例如可以将电解质盐加热到一定的温度，将水分除去。由于存在于电解质盐中的水分包括自由态的水，也包括结晶水，为此需要将其加热到一定的高温，同时除去自由水和结晶水，例如可以设定该温度为250～300℃。作为可选实施方式，除去水的预处理过程可以在负压环境中进行，提高除去水分子和其它杂质的效率，提高铟镓锌产品的纯度。一般地，负压真空度越高，电解质中残留的杂质含量越小，产品纯度越高。作为可选实施方式，负压环境的真空度设置在10～8x104Pa之间。进一步可以设置在10～104Pa之间。通常电解质的预处理过程需要进行一定的时间，确保预处理过程进行完全彻底，处理时间需要根据氧化铟镓锌原料的状态确定，例如可以在处理温度保持24小时以上。作为可选实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法，其特征在于，该方法包括：以氧化铟镓锌为原料，以包含氯化钙的熔融盐为电解质，以第一石墨电极为阴极，以第二石墨电极为阳极，在惰性气体保护下进行恒电位电解，得到铟镓锌合金。/n

【技术特征摘要】
1.一种从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法，其特征在于，该方法包括：以氧化铟镓锌为原料，以包含氯化钙的熔融盐为电解质，以第一石墨电极为阴极，以第二石墨电极为阳极，在惰性气体保护下进行恒电位电解，得到铟镓锌合金。


2.根据权利要求1所述的从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法，其特征在于，包括电解质的预处理步骤，具体包括将电解质在一定真空度下，在250～300℃下保温处理，除去水分。


3.根据权利要求1所述的从氧化铟镓锌中回收铟镓锌合金的电化学方法，其特征在于，所述包含氯化钙的熔融盐包括CaCl2，或CaCl2与NaCl、KCl或LiCl中的至少一种的组合。


4.根据权利要求1所述的从氧化铟镓锌中回收铟镓锌...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋建勋，李少龙，车玉思，舒永春，何季麟，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41