高温熔盐体系惰性阳极与月壤电解制氧技术

目前,熔盐电化学冶金普遍采用炭素阳极,阳极CO₂产物是重要的碳排放源。若在高温熔盐体系中使用惰性析氧阳极,则可实现熔盐电解过程低碳排放。因此,开发适用于熔盐电解体系的惰性阳极至关重要,也是近年来国内外研究热点。本文首先综述了各种高温熔盐体系惰性阳极的研究进展,所涉及熔盐体系包括:铝电解氟化物盐、CaCl₂熔盐、碳酸盐和熔融氧化物等。另外,近年来月球开发利用受到广泛关注,太阳能驱动的月壤原位熔盐电化学制氧,将是支撑人类未来月面生存氧气需求的重要方法之一,故惰性析氧阳极不可或缺。因此,本文也简要综述了基于惰性阳极的月壤电解制氧技术。      

CaCl2–TiCl2熔盐体系中制备高纯钛

以海绵钛为阳极,纯钛板为阴极,钛离子质量分数为3%~8%的CaCl2–TiCl2混合熔盐作电解质,在温度为1 173 K,阴极电流密度为0.05~0.80 A/cm2的条件下,电解制备了高纯钛。研究了阴极电流密度和钛离子质量分数对阴极电流效率和产物中杂质含量的影响,确定了最佳精炼条件为:阴极电流密度为0.50 A/cm2,钛离子质量分数为6%,电解温度为1 173 K。原料钛的纯度约为98.65%,经优化条件电解后钛的纯度可提高至99.95%。通过扫描电镜对不同电解条件下所得产物形貌进行了表征。     

柠檬酸活化赤泥对亚甲基蓝染料废水的吸附净化作用

采用一种活化赤泥吸附剂用于水溶液中亚甲基蓝的吸附净化.考察吸附剂用量、pH值、亚甲基蓝浓度、吸附温度和吸附时间对活化赤泥吸附性能的影响规律.结果表明:采用稀柠檬酸活化处理可显著提高赤泥对染料分子的吸附效率;吸附率随吸附剂用量增加而增加,随初始亚甲基蓝浓度和温度升高而降低;测得活化赤泥对亚甲基蓝的最大吸附容量为30 mg/g,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型;吸附动力学过程可用准二级动力学方程描述,计算出吸附过程的表观活化能为9.88 kJ/mol.对吸附过程焓和熵值的计算结果表明,活化赤泥对水溶液中亚甲基蓝染料的吸附是一个自发的放热过程.     

钛金属新型冶金技术

尽管金属钛及其合金具有非常优异的机械性能,很强的耐腐蚀性能和耐高温性能,而且钛的矿藏资源在地球上也非常丰富,但全球金属钛的产量不到原铝产量的1％,也不到钛白粉产量的1／10：造成这一现象的主要原因是现行的钛金属生产方式,Kroll法的成本过高。在过去的几十年里数十种新型的钛金属生产方式被提出,包括新的金属热还原,氯化物电解,氧化物熔体电解,氧化物固体电解以及复合阳极电解的方式。对上述新型钛生产工艺进行简要介绍。     

熔盐电化学石墨化研究进展及展望

近年来,提出了一种高效、环境友好的熔盐电化学转化方法,可将碳污染物直接转化为高附加值的石墨化产物。本文综述了熔盐电化学石墨化的工艺流程、产物的结构特征与转化机理。详细介绍了碳纳米材料在锂离子电池和铝离子电池等二次电池中的应用前景,突出了转化和利用丰富的二次碳资源实现高附加值应用的高效策略。最后,对开发熔盐电化学石墨化与规模化低能耗电解技术、构建先进高温熔盐电化学原位表征技术与定量化分析方法、深入研究电化学石墨化微观转化机理、推动石墨化产品的工程化应用进行了分析与展望。      

NaCl-KCl熔盐中TiB2阳极溶解和电化学还原行为研究

金属钛清洁提取是近年来的研究热点.提出了以TiB2为可溶性阳极,电解提取金属钛新方法.利用线性扫描、循环伏安和方波伏安等电化学测试技术,分析了TiB2在NaCl-KCl熔盐中的阳极溶解和电化学还原过程.结果表明,TiB2阳极可发生电化学溶解,其中钛被氧化为Ti3+进入熔盐中,而硼则被氧化为B单质.Ti3+迁移至阴极,发生两步电化学还原反应生成金属钛,即:Ti3++e-→Ti2+和Ti2++2e-→Ti.B单质则形成阳极泥,同时少量硼被反应器内残存的少量氧氧化为B2O3,随氩气挥发.电解结束后,在阴极表面得到均匀金属钛层.研究结果表明:TiB2是一种在NaCl-KCl熔盐中有希望的可溶性阳极,有望稳定地制备金属钛.     

TiCxO1-x 在450℃LiCl-KCl体系中的阳极电化学行为研究

采用化学、电化学—气相质谱分析联用等方法详细研究了TiCxO1-x固溶体在450℃LiCl-KCl熔盐体系中的阳极溶解行为和机理。研究结果表明,TiCxO1-x固溶体在450℃时具有优异的导电性能,与在750℃NaCl-KCl体系中相同,TiCxO1-x固溶体在LiCl-KCl体系450℃下可发生电化学溶解,Ti以低价钛离子的形式溶入熔盐中,同时C和O以CO的气体形式放出。     

Preparation and characteristics of Nb-doped indium tin oxide thin films by RF magnetron sputtering

Niobium-doped indium tin oxide(ITO:Nb)thin films are fabricated on glass substrates by radio frequency(RF)magnetron sputtering at different temperatures.Structural,electrical and optical properties of the films are investigated using X-ray diffraction(XRD),atomic force microscopy(AFM),ultraviolet-visible(UV-VIS)spectroscopy and electrical measurements.XRD patterns show that the preferential orientation of polycrystalline structure changes from(400)to(222)crystal plane,and the crystallite size increases with the increase of substrate temperature.AFM analyses reveal that the film is very smooth at low temperature.The root mean square(RMS)roughness and the average roughness are 2.16 nm and 1.64 nm,respectively.The obtained lowest resistivity of the films is 1.2×10-4?.cm,and the resistivity decreases with the increase of substrate temperature.The highest Hall mobility and carrier concentration are 16.5 cm2/V.s and 1.88×1021 cm-3,respectively.Band gap energy of the films depends on substrate temperature,which is varied from 3.49 eV to 3.63 eV.     

900℃下合成Ti-C-O固溶体的电化学行为研究

以TiC和TiO_2为原料在900℃烧结得到了与USTB钛电解工艺所用阳极原料类似的Ti-C-O固溶体,并对该固溶体在750℃NaCl-KCl熔盐体系中的电化学行为进行了研究。结果显示,该固溶体可以发生电化学溶解,钛元素以离子的形式进入熔盐中,碳元素和氧元素则以CO为主、CO_2为辅的气体形式析出。以该固溶体为阳极进行恒电流电解,最终在阴极得到了金属钛。     

纳米非晶Si2N2O粉末的SPS烧结及烧结体性能研究

通过低温还原,以Si₂OCl₆为原料,以Na溶液为还原剂,在液氨溶液中成功合成了纳米非晶态Si₂N₂O粉末.在不加任何烧结助剂的条件下,通过放电等离子体烧结,得到了致密的陶瓷块体.制得的纳米非晶粉末颗粒尺寸约为20 nm,XRD结果显示样品在1 100 ℃开始晶化.进一步考察了不同烧结温度下陶瓷的抗氧化性和力学性能,致密块体在1 600 ℃下经过20 h氧化后,其增重仅有1.1 %,烧结块体的力学性能随着烧结温度的增加而迅速增加,当烧结温度高于1 500 ℃时,继续增加烧结温度力学性能的增加趋势变得平缓. 1 500 ℃烧结样品的维氏硬度、强度和断裂韧性分别达到了19.6 GPa, 440 MPa和4.1 MPa·m1/2.