在氟盐体系中钕离子阴极过程的研究

采用循环伏安法和计时电流法研究了ＬｉＦ－ＫＦ熔盐体系中钕离子在钼电极上的还原过程。结果表明,在本实验条件下,钕离子的电化学反应是一步还原,阴极过程受扩散控制。且在沉积的初级阶段是三维半球形瞬时成核,而后是扩散控制下的晶核长大过程     

钛离子在铂阴极上电结晶形核过程的研究

本文应用循环伏安及计时电流暂态技术研究了低价钛离子在铂阴极上电沉积形核过程的规律。在LiCl-KCl低共晶体系中,温度为440～500℃、低价钛离子浓度为0.74～5.78wt％范围内,在铂阴极上以纯钛形式析出时存在明显的形核过程。其控制步骤是半球形晶核的形成,随后是钛离子向孤立的半球形晶核扩散控制下的晶核长大过程,且形核过程为瞬时形核。钛的晶核密度随阴极过电位、温度以及低价钛离子浓度的升高而增大。     

钛离子在低碳钢电极上电结晶形核过程的研究

应用循环伏安法及计时电流法研究了低价钛离子在低碳电极上电结晶形核过程的规律。研究表明，在ＬｉＣｌ－ＫＣｌ低共晶体系中，当温度为７２３～７８３Ｋ、低价钛离子浓度为１．０４ｗｔ％～８．２８ｗｔ％时，钛在低碳钢电极上以纯钛形式析出时存在电结晶形核过程，在电结晶形核过程中初始晶核产生的数量起主导作用，晶核长大的过程中伴随着新核的产生，晶核长大过程符合半球形三维成核长大模型，受扩散控制。在同一浓度下，钛的晶     

铝在室温熔盐中的电沉积

采用循环伏安法、计时电流法研究了铝在摩尔比为2∶1的AlCl3-EMIC离子液体中钨电极上的电化学还原机理和成核机理。研究表明:铝在钨极上存在欠电位沉积现象,铝的析出电位为-0.06 V,电化学反应为准可逆反应,形核过程为三维瞬时形核,半球形扩散控制长大。电沉积试验表明在电流密度为5~25 mA/cm2时镀层较致密、均匀,附着力好,纯度高。     

氯化钕熔盐电解的阴极过程

本文用计时电位法和循环伏安法,在等摩尔KCl-NaCl熔盐中。研究了Nd~(3+)在铂阴极上的电极过程及其与电流效率的关系。     

铜在LiCl-KCl熔盐中的电化学行为研究

采用循环伏安、方波伏安、计时电位及线性扫描伏安法研究了500℃时Cu(Ⅰ)在LiCl-KCl熔盐体系中石墨电极和钼电极上的电化学行为,并且研究了不同CuCl浓度下铜的沉积电位。结果显示,铜离子在熔盐中的还原过程分两步进行,分别在-1.05 V和-1.55 V处依次还原,即Cu(Ⅱ)→Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅰ)→Cu(0)。通过循环伏安及计时电位测试,均得出Cu(Ⅰ)在LiCl-KCl熔盐中的阴极还原过程为受扩散控制的准可逆过程,扩散系数分别为1.79×10-5 cm2/s和1.26×10-5 cm2/s。     

NaCl-KCl-CaCl_2熔盐体系中Mg~(2+)在Mo电极上的阴极过程

采用钼电极,在973K的温度下,研究了MgCl2在三元NaCl-KCl-CaCl2熔融氯化物混合物中的电化学行为。采用方波伏安法(SWV)、循环伏安法(CV)、计时电流法(CA)和计时电位法(CP)研究Mg~(2+)在钼电极上的反应过程。结果表明,Mg~(2+)在钼电极上发生一步还原反应(Mg~(2+)+2e=Mg),是由扩散控制的可逆反应,镁在钼电极上的成核过程是瞬时成核,这与半球核的形成和生长机制是一致的。通过CV、CP和CA在973K的不同方法计算的Mg~(2+)扩散系数分别为1.09×10-5、1.24×10-5和3.23×10-5 cm2/s。在给定电位下阴极沉积产物为金属镁。     

YF_3-LiF熔盐中Y(Ⅲ)的电化学行为研究

利用循环伏安法研究了YF_3-LiF熔盐体系中Y(Ⅲ)的电化学还原过程以及Y_2O_3的阴极行为。结果表明:Y(Ⅲ)在YF_3-LiF熔盐钼电极上的还原电位为-0.95 V(vs.Pt),反应为一步转移三电子的准可逆反应。氧化还原峰不随扫描速度而改变,说明该反应是可逆程度很大的准可逆反应,v~(1/2)与峰电流I_p呈线性关系,反应受扩散控制,扩散系数为3.626 4×10~(-8) cm~2/s。Y_2O_3加入熔盐中有助于Y(Ⅲ)还原电位的降低,有一定的去极化作用。Y(Ⅲ)在铁电极上的还原过程出现了三个不同的还原电流峰,发生欠电位沉积形成钇铁合金相,电还原生成金属钇。     

KCl—NaCl熔盐体系中电镀钛的基础研究（二）

应用计时电流法研究了 KCl—NaCl 熔盐体系中低价钛离子在铂电极和低碳钢电极上的电结晶形核动力学规律。结果表明,低价钛离子在铂电极和低碳钢电极上电沉积析出时均存在形核和长大过程,形核过程为瞬时形核,随后的长大过程受扩散控制。     

钛离子在低碳钢电极上电化学还原过程

采用循环伏安法及卷积伏安法研究了 LiCl-KCl 熔盐体系中低价钛离子的电化学还原过程。研究表明,低价钛离子在低碳钢电极上的阴极还原过程为产物可溶的电化学极接近可逆反应。同时还发现,在制备低价钛的过程中可能有杂质产生,这种杂质估计是钛的氯氧化物。     

KCl-NaCl-NaF-SiO2熔盐体系中硅离子的结晶机理研究

在KCl-NaCl-NaF-SiO2熔盐体系中,以铂丝为参比电极、研究电极,高纯石墨坩埚为辅助电极,采用循环伏安法和计时电流法对硅离子的结晶机理进行了研究。结果表明:该体系中硅的电结晶过程符合扩散步骤控制的半球形三维晶核连续长大成核机理;增大过电位可使晶核密度增加,有利于获得较好的沉积硅层。     

冰晶石熔体中钛离子的阴极过程研究

采用循环伏安法和计时电流法研究了冰晶石(Na_3AlF_6)熔体在1323K下Ti~(4+)在石墨电极和铝阴极的还原机理。结果表明：以TiO_2形式加入的Ti~(4+)在石墨电极上的还原是分两步进行的：Ti~(4+)+2e→Ti~(2+)及Ti~(2+)+2e→Ti,且电极反应可逆。而Ti~(4+)在铝阴极上的还原过程是一步还原的：Ti~(4+)+4e→Ti。电解质没有以中间价态存在的钛离子,其原因在于铝阴极具有较强的去极化作用。     

低价钛离子电解质的制备与电化学行为研究

本文采用四价钛(Ti~(4+))与海绵钛反应的方法在摩尔比为1:1的NaCl-KCl空白盐中引入低价钛离子制备得到低价钛熔盐。并自制适合该熔盐体系的Ag/AgCl参比电极,采用循环伏安(CV)法对该熔盐体系的电化学行为进行了研究。研究结果表明,该低价钛盐在通电时低价钛离子依次发生Ti~(3+)+e→Ti~(2+)和Ti~(2+)+2e→Ti两个反应;且当Ti~(4+)加入量较少时,低价钛熔盐中Ti~(3+)浓度高于Ti~(2+)浓度,当加入的Ti~(4+)合适时,低价钛熔盐中的Ti~(3+)和Ti~(2+)浓度相当。     

熔盐共沉积法制备Gd-Mg合金电化学行为的研究

以钼丝为参比和工作电极,在1000℃下研究了添加Gd_2O_3和MgO的GdF_3-LiF熔盐体系的阴极电化学行为。同时将Gd_2O_3∶Mg O=6.22∶1的混合氧化物在-1.0V的恒电位下进行电解,并对产物进行表征。结果表明,Gd~(3+)在惰性电极上的析出电位在-0.85V(vsMo)附近,Mg~(2+)在惰性电极上的析出电位在-0.5V(vsMo)附近。两者的析出是准可逆的简单一步电荷传递过程。且过程受扩散控制,扩散系数通过循环伏安法计算为:D(Gd~(3+))=4.33×10~(-5)cm~2·s-1,D(Mg~(2+))=1.03×10~(-5)cm2·s~(-1)。Mg在Gd-Mg合金中以GdMg相存在,且分布均匀。     

铜电解液净化过程中黑铜粉的形成机理

对电解法制备黑铜粉的机理进行研究,考察了铜离子浓度、砷离子浓度对黑铜粉形成的影响。采用扫描电镜观察阴极产物的微观形貌,利用循环伏安曲线、恒电位阶跃暂态曲线研究玻碳电极表面黑铜粉的形核过程。研究表明,在低浓度铜溶液中,随着砷浓度的增大,沉积层逐渐从疏松块状结构变为疏松粉末状结构;铜在玻碳电极上的电结晶遵循液相传质控制的三维生长机理,随着As"浓度增加,形核速率增大;在低浓度铜溶液中(3 g/L),As~(3+)的加入大大促进了晶核的形成,使晶粒过于细化,从而形成了黑铜粉。     

以Li_2CO_3为原料制备金属锂过程的电化学还原机制

953 K下,在Li Cl-Li F-Li_2CO_3纯锂盐体系中,采用电化学手段(循环伏安法,计时电流法)研究了熔盐电解碳酸锂制备金属锂的电极过程,重点分析了锂的还原机制和碳酸根离子的放电行为。研究表明,金属锂在钨电极上的还原是锂离子一步得电子的可逆反应过程,在氯气析出峰前的氧化峰为碳酸锂在电场作用下分解为二氧化碳和氧化锂,氧化锂中的氧离子放电生成氧气所致,电场的作用促进了碳酸锂的分解。计时电流表明锂离子的沉积速率受扩散控制,经计算锂离子在熔盐中扩散系数为1.35×10~(-8)cm~2·s~(-1),成核过程是半球形三维瞬时成核。碳酸锂的加入比传统的以Li Cl为原料熔盐电解法制备金属锂或者合金实际分解电压低0.5 V,从而降低了电解过程电压,较少了能源消耗;使用碳酸锂作原料熔盐电解法制备金属锂不仅减少了环境污染还降低了锂的生产成本。     

LiF-SrF2-SrO熔盐体系中Sr2+电化学行为的研究

在电化学工作站AUTOLAB 上采用三电极体系以循环伏安法、计时电流法和计时电位法研究了LiF-SrF2-SrO熔盐体系于1253 K温度下锶在钨电极上的电化学还原过程及其控制步骤.研究结果表明：Sr2+在钨电极上的还原过程是一步得两个电子的准可逆反应,析出电位在-1.0 V 附近.阴极过程受离子的扩散步骤控制,计算得出扩散系数为6.07×10-5 cm2/s.     

LiCl-KCl熔盐La^3+在钨电极上的电化学还原机理

以LiCl-KCl为电解质体系,LaCl3为原料,利用循环伏安法、计时电位法和计时电流法研究773K时镧离子在钨电极上的电化学还原过程。结果表明,在773K、50%KCl-50%LiCl-2%LaCl3的熔盐体系中,镧离子在钨电极上还原是一步转移3个电子反应(La^3++3e→La),相对于Ag/AgCl电极析出电位为-2.05V;镧在钨电极析出过程中出现成核极化现象,且通过循环伏安和计时电流法可判断镧离子在钨电极上的析出还原过程为受扩散控制的准可逆反应,扩散系数D=6.36×10^-5 cm^2/s。     

1723K下熔渣中Ni~(2+)和Fe~(2+)离子共存时的电化学行为

利用MgO部分稳定的ZrO_2固体电解质管集成构建以Pt,O_2(空气)|ZrO_2作为参比电极的新型可控氧流电解池,采用循环伏安CV、方波伏安SWV、恒电位电解PE等方法,并结合热力学计算与显微观察、能谱分析,研究1 723K高温下SiO_2-CaO-MgO-Al_2O_3熔渣中共存的Ni~(2+)、Fe~(2+) 离子在Ir电极上的电化学行为。结果表明:熔渣系中FeO与NiO之间存在较弱的相互作用,但镍离子以Ni~(2+)存在,铁离子基本以Fe~(2+) 存在。进行方波伏安分析时,Ni~(2+)、Fe~(2+) 离子的还原峰电流对频率呈现不同的规律。Ni~(2+)在Ir电极上的电化学还原是扩散控制的一步两电子转移反应过程;Fe~(2+) 到Fe的电化学还原也是一步两电子转移反应过程,但Fe~(2+) 的还原明显受到Ni~(2+)还原的影响。基于循环伏安法,计算得到NiO、FeO的质量分数分别为3%、5%的熔渣中Ni~(2+)离子在1 723K下的扩散系数为(9.2±0.2)×10-6cm2/s。     

NaCl-KCl-LaCl_3熔盐La~(3+)在钨电极上电化学还原

采用NaCl-KCl作为电解质体系,以LaCl_3作为原料,控制温度在1073 K时,采用循环伏安法(CV)、方波伏安法(SWV)、计时电位法(CP)等电化学研究方法来研究在钨电极上La~(3+)的电化学行为。研究结果表明,镧离子在钨电极上的电化学还原反应是一步转移三个电子,电极反应式为La~(3+)+3e→La;计时电流以及循环伏安均可证明镧离子在钨电极上的还原过程受扩散控制,扩散系数为6.87×10~(-5) cm~2·s~(-1)。