掺杂CaCO_3对熔盐电脱氧制备金属锆的影响

采用熔盐电脱氧法,在CaCl2熔盐中,以烧结的掺杂了不同摩尔分数CaCO3的ZrO2为阴极,石墨棒为阳极,制备出了金属锆。研究了掺杂物及其掺杂量对阴极的形貌和电解反应的影响。结果表明:掺杂物CaCO3提高了ZrO2电解脱氧的速度。其原因是在反应过程中,制备阴极时CaCO3分解生成的CaO溶解在熔盐中,在阴极内部形成更多的反应界面,提高了阴极的电化学反应活性,加快电解反应的进行,从而提高了电流效率,缩短了熔盐电脱氧制备金属锆的时间。     

阴极掺杂提高熔盐电脱氧制备锆电解效率的机制

采用熔盐电脱氧法,在CaCl2熔盐中,以烧结的方式掺杂不同摩尔分数CaCO3粉末的ZrO2为阴极,石墨棒为阳极,温度为900 ℃,电压为3.1 V, 制备出锆.研究掺杂物及其浓度对阴极的形貌、电解反应的影响.结果表明:掺杂物CaCO3提高了ZrO2电解脱氧的速度;掺杂还增加电脱氧的有效反应面积,使电流效率提高,有效地缩短电脱氧所需的时间.     

直接电脱氧法制备金属锆

在800℃下的CaCl2-NaCl混合熔盐中,以烧结后的ZrO2片体作阴极,高纯石墨碳棒作阳极,在工作电压3.1 V时,采用直接电脱氧法制备金属锆。研究不同烧结温度和压实压力对阴极片体的微观形貌及其对电脱氧反应过程的影响,并利用XRD谱分析电脱氧产物的相组成。结果表明：采用直接电脱氧法可以制备金属锆;16 MPa、1 000℃时制备的阴极片电脱氧反应的平均稳定电流最大;产物中既含有锆的低价氧化物ZrO2-x,也含有锆钙氧化物CaZrO3。     

电化学还原TiO2制备金属钛及反应过程的研究

采用熔盐电解法,在900℃熔盐CaCl2中以烧结TiO2为阴极,石墨棒为阳极制备出了金属钛.研究了不同温度下烧结阴极的形貌及其对电解反应的影响.结果表明：600℃下烧结4 h的阴极具有良好电化学反应性能;电解过程中脱氧速度不均匀;TiO2电极的还原是由外向内,由高价向低价再到金属分步进行的;电解还原过程电流效率低约为15%.阴极的孔隙大小和颗粒尺寸会影响电极的反应速度.     

氟化物熔盐中快速电脱氧制备金属钒及其机理

以偏钒酸铵为原料,采用"煤气还原+原位烧结"工艺制备高活性V_2O_3阴极片,在氟化物体系熔盐中实现了快速电脱氧制备金属钒,并通过测定循环伏安曲线结合恒电位电解实验,研究了电解过程的反应机理。结果表明:V_2O_3在氟化物熔盐中可实现快速电脱氧,电解4 h后所得金属钒的氧含量降至0.218%(质量分数,下同);V_2O_3阴极电脱氧产生的O~(2-)在脱氧反应区可原位生成铝氧氟络合离子并进一步产生金属铝,从而引发阴极的铝热还原反应,导致V_2O_3熔盐电脱氧过程同时存在直接电还原反应和铝热还原反应,其中后者起着关键的加速作用;在熔盐中添加适量Al_2O_3可强化V_2O_3电脱氧过程,在其他条件不变的情况下电脱氧时间可缩短至3 h。     

电脱氧法由Nb2O5直接制备金属铌

采用熔盐电脱氧法,在800℃混合熔盐CaCl2-NaCl中以烧结的Nb2O5为阴极,石墨坩锅为阳极制备了金属铌.研究了不同温度下烧结阴极形貌及其对电脱氧反应的影响,并考查了电解时间对阴极产物中氧含量的影响.结果表明:1 200℃下烧结12 h的阴极片具有良好的电化学反应性能;电脱氧过程中阴极片的脱氧速度不均匀;Nb2O5电极的还原由外向内,由高价向低价分步进行;阴极的孔隙大小和颗粒尺寸会影响电极反应的速度.     

熔盐电脱氧法制取Ti机理的研究

通过低电压电解实验和不同阴极电解对比实验,并结合循环伏安曲线研究了熔盐电脱氧法制取金属Ti过程中阴极的反应机理。结果表明,在没有金属Ca生成的情况下,TiO2阴极可以直接还原,生成低价钛氧化物。在正常电解的情况下,阴极进行的主要电极反应是TiO2的直接电还原反应,同时在阴极也存在一定的钙热还原反应,只是反应强度比较弱。     

SOM法电解过细高钛渣制备金属钛

为回收利用TiCl_4生产过程中产生的过细高钛渣,在CaCl_2熔盐中以预烧成形的过细高钛渣为阴极,采用固体透氧膜法(SOM法)直接电解制备金属钛,并研究了在1100℃、3.5 V电压下,高钛渣阴极的电脱氧历程和杂质的去除行为。结果表明:随着电解时间延长,阴极片逐渐收缩,孔隙率下降,颗粒尺寸增大,且电解6 h得到金属钛表明SOM法具自有较高的电流效率。过细高钛渣电脱氧历程为:TiO_2→CaTiO_3→Ca(Ti_2O_4)→TiO→Ti,而Al、Mn、Fe、Si等杂质通过电解得到相应单质且大部分进入CaCl_2熔盐,少量残留经稀盐酸洗涤被去除。     

电脱氧法制铌用Nb2O5阴极活性的改进

在用于熔盐电脱氧制备金属铌的Nb2O3固体阴极中添加石墨粉和CaCO3粉,研究了经烧结后阴极的成分及形貌,考查了添加剂对电脱氧反应的影响．研究结果表明,在Nb2O5固体阴极中添加适量的石墨粉或CaCO3粉可以增加烧结后阴极片的氧空位、影响Nb2O5颗粒尺寸的大小,从而提高阴极的电化学反应活性,加快电解反应的进行。     

CaCl2-NaCl熔盐电脱氧法制备金属Ta

在800℃的CaCl2-NaCl混合熔盐体系内，以烧结后的Ta2O5片体做阴极、高密度石墨碳棒做阳极，在工作电压为3．1V的条件下进行电解脱氧反应．研究了1000℃烧结4h前、后Ta2O5片体的孔隙率和微观形貌，以及阴极片结构对电解还原反应过程的影响；利用XRD分析了电解产物的相组成，采用称重法测量了电解产物的氧含量．结果表明，采用熔盐电脱氧法可以制备出金属Ta，其阴极片的大孔隙率有利于电解脱氧反应的进行；扩散过程是影响熔盐电脱氧反应速度的重要环节．