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Development of a method for isolating high-purity boron by molten salt electrolysis

Research Project

Project/Area Number 19K23582
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0401:Materials engineering, chemical engineering, and related fields
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Katasho Yumi  国立研究開発法人産業技術総合研究所, ゼロエミッション国際共同研究センター, 研究員 (50849841)

Project Period (FY) 2019-08-30 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords溶融塩電解 / ホウ素 / ホウ素化合物 / 塩化物浴 / 電解還元挙動 / 単体分離
Outline of Research at the Start

高純度ホウ素は、半導体産業におけるドーパント材等として重要な原料であるが、現在は引火性や爆発性が高いジボラン(B2H6)を経由する方法で作製されており、より安全で安価な製造プロセスが求められている。
本研究では、B2O3を原料とした溶融塩電解による単体ホウ素の合成を試みる。ただ、溶融塩中でのホウ素の挙動には未解明な点が多いことから、まずは、酸化物還元の研究例が多い塩化物浴を中心にB2O3の溶解挙動を解明する。次に、ホウ素イオンの電気化学還元挙動の解明、熱力学計算による妥当性評価および熱力学量推測を行う。これらの研究により、より安全な高純度ホウ素の新規製造プロセスの確立を行う。

Outline of Final Research Achievements

The electrochemical reduction behavior of boron in a molten NaCl-CaCl2-CaO-B2O3 bath at 1123 K was investigated for the production process of elemental boron using the molten salt electrolysis method. Potentiostatic electrolysis was carried out at various potentials on Mo or Ni plates. CaB6 was formed at potentials more negative than -2.37 V in the case of Mo plates and at potentials more negative than -2.77 V in the case of Ni plates. For both Mo and Ni plates, borides (MoB, Ni3B, etc.) were formed on the surface of the plate after electrolysis. In this study, the formation of elemental boron was not confirmed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、単体ホウ素の生成は確認されなかった。一方、溶融塩を用いた電極表面のホウ化に関しては、電位を制御することによりCa2+を含む浴中でもCaB6を生成することなく金属表面のホウ化できる可能性が示された。これまで溶融塩を用いた電極表面のホウ化処理では、Ca2+を含む浴の使用はCaB6の生成が生じることから避けられていたが、本研究により電位を制御すればCa2+を含む浴でもホウ化処理に使用できることが分かった。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (1 results)

All 2019

All Presentation (1 results)

  • [Presentation] NaCl-CaCl2-CaO浴中におけるB2O3の電解還元挙動2019

    • Author(s)
      片所 優宇美、大石 哲雄、野平 俊之
    • Organizer
      第51回 溶融塩化学討論会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-09-03   Modified: 2025-03-27  

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