水溶液中电解回收IGZO废靶的方法

水溶液中电解回收igzo废靶的方法
技术领域
1.本发明属于电化学冶金技术领域，具体涉及水溶液中电解回收igzo废靶的方法。


背景技术：

2.氧化铟镓锌(igzo)具有高电子迁移率、良好的光学透明度、优异的环境耐受性、良好的抗腐蚀性和耐磨性，被广泛应用于显示器、光电设备和其他类型的柔性电子产品。然而，在制备igzo的过程中，只有不到30％的igzo靶材料可以有效利用，因此造成铟、镓资源的严重浪费。铟、镓是重要的金属，在地壳中的储量很低，提取过程很复杂，并且随着每年铟、镓资源的消耗量增大以及价格的飞速上涨，从废弃靶材中回收铟、镓金属的可持续路线值得更多的关注。
3.目前，igzo废靶主要通过酸浸法来回收。但许多酸溶剂具有腐蚀性和毒性，增加了对人体和环境的损害，并且igzo在酸中的溶解速率很慢，回收过程需要消耗时间长、成本高。
4.因此，绿色可持续的回收igzo废靶技术是本领域急需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，一些实施例公开了水溶液中电解回收igzo废靶的方法，该方法包括：
6.以igzo废靶作为阴极，以igzo废靶或惰性电极作为阳极，以无机盐水溶液作为电解液，形成电解体系；
7.电解体系进行恒电流电解；
8.电解结束后，收集电解产物，得到铟镓锌合金。
9.一些实施例公开的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，阳极、阴极与电解液置于电解池中；电解池置于恒温水浴装置中；恒温水浴装置包括恒温水浴锅，用于设置电解池并对其进行加热。
10.一些实施例公开的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，无机盐为nacl、kcl、nh4cl、nh4no3中的一种或几种的组合；无机盐水溶液的质量浓度为1～40wt.％。
11.一些实施例公开的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，电解液的温度设置为10～100℃。
12.一些实施例公开的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，恒电流电解的电流密度为0.01～2a
·
cm-2
。
13.一些实施例公开的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，惰性电极为石墨电极。
14.本发明实施例公开的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，在水溶液中利用恒电流电解过程回收igzo废靶，生成的产物铟镓锌合金，能够作为金属资源再次利用；回收工艺条件简单易控，便于操作，产品收得率高，无有害气体产生，能够实现igzo废靶的高效回收。
附图说明
15.图1实施例1水溶液中电解回收igzo废靶的装置示意图。
具体实施方式
16.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。本发明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，本发明实施例中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明实施例公开的内容。
17.除非另有说明，否则本文使用的技术和科学术语具有本发明实施例所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义；作为本发明实施例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。
18.本文所用的术语“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％。在本文中以范围格式表示或呈现的数值数据，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。
19.在本文中，包括权利要求书中，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。
20.为了更好的说明本发明内容，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，本发明同样可以实施。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，以便凸显本发明的主旨。
21.在不冲突的前提下，本发明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发明实施例公开的内容。
22.在一些实施方式中，水溶液中电解回收igzo废靶的方法包括：
23.以igzo废靶作为阴极，以igzo废靶或惰性电极作为阳极，以无机盐水溶液作为电解液，形成电解体系；
24.电解体系进行恒电流电解；阴极的igzo废靶在电解过程中被还原，生成金属铟、镓锌，电极过程中igzo废靶逐渐变为疏松多孔的金属，部分金属不断从阴极脱落，在溶液中形成金属沉淀物，形成铟镓锌合金沉积物；
25.电解结束后，收集电解后的阴极金属产物和金属沉淀物，洗涤、过滤、干燥，得到铟镓锌合金。
26.一些实施例公开的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，阳极、阴极与电解液置于电解池中；电解池置于恒温水浴装置中；恒温水浴装置包括恒温水浴锅，用于设置电解池并对其进行加热。
27.一些实施例公开的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，无机盐为nacl、kcl、nh4cl、nh4no3中的一种或几种的组合；无机盐水溶液的质量浓度为1～40wt.％。
28.一些实施例公开的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，电解液的温度设置为10～100℃。
29.一些实施例公开的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，恒电流电解的电流密度为0.01～2a
·
cm-2
。
30.一些实施例公开的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，惰性电极为石墨电极。
31.一些实施例公开了水溶液中电解回收igzo废靶的装置，图1为该装置示意图。如图1所示例，电解装置包括恒温水浴，恒温水浴中设置有加热载体，电解池设置在恒温水浴中的加热载体中，电解池中设置有水溶液电解质，igzo阴极和石墨棒阳极设置在水溶液电解质中；
32.电解回收igzo废靶的过程中，设置恒温水浴加热至设定温度，控制水溶液电解质在恒定温度，阳极与阴极分别连接直流电源，进行恒电流电解，igzo阴极不断被还原，转换为金属，部分金属进入电解液，以金属沉淀形式沉积在电解池底部，电解结束后，洗涤过滤、收集沉淀产物即可得到铟镓锌合金，产品收得率大于90％。
33.以下结合实施例对技术细节做进一步示例性说明。
34.实施例1
35.以igzo废靶作为阴极，以igzo废靶作为阳极，以10wt％nh4cl水溶液作为电解液，形成电解体系；
36.电解体系的电解温度设定为30℃，电解电流设定为0.1acm-2
，进行恒电流电解；
37.电解8h后结束，过滤、收集电解产物，冷风吹干，得到铟镓锌合金。
38.分别对电解前后的igzo靶材样品进行称重，计算igzo靶材样品的质量损失；对收得的铟镓锌合金称重得到产物质量，产物质量与igzo靶材样品的质量损失之比即为产品收得率。实施例1的铟镓锌合金产品收得率为90.7％。
39.实施例2
40.以igzo废靶作为阴极，以igzo废靶作为阳极，以10wt％nh4cl水溶液作为电解液，形成电解体系；
41.电解体系的电解温度设定为20℃，电解电流设定为0.2a cm-2
，进行恒电流电解；
42.电解8h后结束，过滤、收集电解产物，冷风吹干，铟镓锌合金产品收得率为91.4％。
43.实施例3
44.以igzo废靶作为阴极，以igzo废靶作为阳极，以10wt％nh4cl水溶液作为电解液，形成电解体系；
45.电解体系的电解温度设定为40℃，电解电流设定为0.3a cm-2
，进行恒电流电解；
46.电解8h后结束，过滤、收集电解产物，冷风吹干，铟镓锌合金产品收得率为92.3％。
47.实施例4
48.以igzo废靶作为阴极，以igzo废靶作为阳极，以10wt％nacl水溶液作为电解液，形成电解体系；
49.电解体系的电解温度设定为40℃，电解电流设定为0.2a cm-2
，进行恒电流电解；
50.电解8h后结束，过滤、收集电解产物，冷风吹干，铟镓锌合金产品收得率为93.3％。
51.本发明实施例公开的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，在水溶液中利用恒电流电解过程回收igzo废靶，生成的产物铟镓锌合金，能够作为金属资源再次利用；回收工艺条件简单易控，便于操作，产品收得率高，无有害气体产生，能够实现igzo废靶的高效回收。
52.本发明实施例公开的技术方案和实施例中公开的技术细节，仅是示例性说明本发明的发明构思，并不构成对本发明实施例技术方案的限定，凡是对本发明实施例公开的技术细节所做的常规改变、替换或组合等，都与本发明具有相同的发明构思，都在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.水溶液中电解回收igzo废靶的方法，其特征在于，该方法包括：以igzo废靶作为阴极，以igzo废靶或惰性电极作为阳极，以无机盐水溶液作为电解液，形成电解体系；电解体系进行恒电流电解；电解结束后，收集电解产物，得到铟镓锌合金。2.根据权利要求1所述的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，其特征在于：所述阳极、所述阴极与所述电解液置于电解池中；所述电解池置于恒温水浴装置中；所述恒温水浴装置包括恒温水浴锅，用于设置电解池并对其进行加热。3.根据权利要求1或2所述的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，其特征在于，所述无机盐为nacl、kcl、nh4cl、nh4no3中的一种或几种的组合；所述无机盐水溶液的质量浓度为1～40wt.％。4.根据权利要求1或2所述的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，其特征在于，电解液的温度设置为10～100℃。5.根据权利要求1或2所述的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，其特征在于，恒电流电解的电流密度为0.01～2a
·
cm-2
。6.根据权利要求1或2所述的水溶液中电解回收igzo废靶的方法，其特征在于，所述惰性电极为石墨电极。

技术总结
本发明实施例公开了水溶液中电解回收IGZO废靶的方法，包括：以IGZO废靶作为阴极，以IGZO废靶或惰性电极作为阳极，以无机盐水溶液作为电解液，形成电解体系；电解体系进行恒电流电解；电解结束后，收集电解产物，得到铟镓锌合金。在水溶液中利用恒电流电解过程回收IGZO废靶，生成的产物铟镓锌合金，能够作为金属资源再次利用；回收工艺条件简单易控，便于操作，产品收得率高，无有害气体产生，能够实现IGZO废靶的高效回收。废靶的高效回收。废靶的高效回收。


技术研发人员：李少龙 宋建勋 任艺雯 吕泽鹏 王子建
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/8/13