Stability of lanthanide oxides in LiCl-KCl eutectic melt

塩化リチウム-塩化カリウム溶融共晶塩中での酸化ランタニドの安定性

林 博和 ; 湊 和生 

Hayashi, Hirokazu; Minato, Kazuo

塩化リチウム-塩化カリウム溶融共晶塩中での酸化ランタニド(LnO)の安定性を調べた。ランタン,ネオジム,ガドリニウムの酸化物を塩化リチウム-塩化カリウム溶融共晶塩中において723Kで1日加熱保持し、生成物をX線回折によって同定した。ランタン系ではすべて、ネオジム系では一部が酸化塩化物(LnOCl)となった。一方、ガドリニウム系では酸化塩化物はほとんど見られなかった。LnO+2Cl=2LnOCl+Oという反応の平衡は固体化合物(LnOとLnOCl)と酸化物イオン(O)の生成自由エネルギーに依存する。得られた各種ランタニド系での化学平衡実験結果から塩化リチウム-塩化カリウム溶融共晶塩中の酸化物イオン(O)の生成自由エネルギー(化学ポテンシャル)を導出した。

Stability of lanthanide sesquioxides (LnO; Ln=La, Nd, Gd) in LiCl-KCl eutectic melt is studied. Some lanthanide oxides have been pointed out to form oxide chlorides (LnOCl) in the chloride melts, according to the reaction, LnO + 2Cl = 2LnOCl +O. Equilibrium of the reaction for Ln = La, Nd, Gd in LiCl-KCl eutectic melt were studied. Entire LaO and a part of NdO converted to LaOCl and NdOCl respectively, though GdO remained with a trace amount of GdOCl for 2wt % of LnO in LiCl-KCl eutectic melt. The equilibrium depends on the free energies of formation of the solid compounds, LnO and LnOCl, and that of oxide ion (O) in the melt. We derive the chemical potential of the oxide ion from the equilibrium using the reported thermochemical data of LnO and LnOCl.