熔盐电脱氧法制备La_(0.5)Ce_(0.5)Ni_5的研究

以烧结后的La2O3、CeO2、NiO混合物片体作为阴极,高密度碳棒作为阳极,在850℃的CaCl2熔盐中,采用恒电压电解,对La0.5Ce0.5Ni5三元合金进行了制备。用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品的分析结果表明,经1050℃烧结的混合氧化物,在3.1V工作电压下电解12h,可以得到海绵状La0.5Ce0.5Ni5三元储氢合金。不同时间电解后样品的XRD衍射图谱显示,电解过程是逐步进行的,NiO首先在电极上还原为Ni,然后LaOCl(由La2O3与CaCl2反应生成)和CeOCl(由部分还原的CeO2与CaCl2反应生成)在新生成的Ni表面还原并形成La0.5Ce0.5Ni5合金。Ni单质的存在很可能是由于生成的LaOCl和CeOCl部分溶解在熔盐中造成损失,使得Ni量多于化学计量比。     

熔盐电脱氧法制备储氢合金CeNi_5的反应历程研究

通过NiO和CeO2的混合物经烧结后电解制备CeNi5的实验研究CeNi5的反应历程。XRD、SEM的检测结果显示高价氧化物NiO及CeO2混合片体在高温熔盐中离解出氧离子,形成的低价氧化物CeOCl,该中间产物进一步脱氧直至生成金属单质并合金化。     

熔盐电解法制备TiW合金

采用熔盐电解法直接由TiO2和WO3混合物电极制备了高W含量的TiW合金,并对电解中的电流变化、物相组成和组织演变进行了研究分析。在900℃和3.1 V的电解条件下,在熔融CaCl2熔盐中,以石墨为阳极、TiO2和WO3的混合物为阴极进行电解,采用SEM、EDS和XRD等方法对电解还原过程中的产物进行了分析。电解后可制得成分可控的钛钨合金,氧含量较低。     

熔盐电脱氧法制备锂离子电池负极材料Ni3Sn2合金的研究

以烧结的SnO2-NiO片体为阴极,高密度石墨碳棒为阳极,在850℃的CaCl2熔盐中进行电脱氧反应,制得了Ni3Sn2合金.研究了电解电压、电解时间对电解过程的影响.采用电子扫描显微镜(SEM)分析了样品电解前后的微观形貌;采用X射线衍射仪(XRD)分析了电解产物的相组成.结果表明,当电解电压在2.8～3.2V之间时,可制备出纯相的Ni3Sn2合金粉末,且电解电压越高,电脱氧反应速率越快.电脱氧过程是从外向里分步进行的.     

700℃熔盐电解制备固态钛铁合金化合物

采用熔盐电解法,在700℃的NaCl-CaCl2熔盐体系中直接电解固态金属氧化物制备钛铁合金化合物,以固态Fe粉和TiO2粉混合物为阴极,石墨棒为阳极,刚玉坩埚电解槽,槽电压3.4 V.结果表明,Fle粉和TiO2粉被电解得到钛铁合金.本文对Fe和TiO2不同配比阴极进行了研究,发现不同铁含量的阴极产物不同,在前7 h内随着铁元素含量的增加电解反应速度提高.     

钙热还原法制备钛粉过程的研究

以颜料级TiO2、分析纯无水CaCl2和金属钙为原料,探索一种真空钙热还原制备金属钛粉的新方法,并借助XRD,SEM/EDS等设备对产物成分和钛粉进行表征。结果表明,添加的CaCl2可有效地减弱烧结影响并增大了气-固反应界面有助于还原反应。当CaCl2与TiO2比例为1∶4时,片状原料在1000℃下和钙蒸气充分反应6h,还原产物酸洗干燥后制备出低杂质含量的钛粉。粒度分布在10～20μm之间,粉末颗粒呈不规则形状,分布均匀且无大块团聚现象。     

柠檬酸钠辅助水热法制备钛酸钙及其紫外光催化性能

以钛酸四正丁酯((C4H9O)4Ti)水解沉淀的钛羟基氧化物和硝酸钙(Ca(NO3)2.4H2O)为反应物料,加入适宜浓度的矿化剂氢氧化钾和络合剂柠檬酸钠,在温度200℃水热反应12h后得到了CaTiO3粉体。利用SEM、XRD、TEM等对CaTiO3的形貌、尺寸和结构进行表征,通过光催化降解罗丹明B(RhB)对其紫外光催化性能进行了研究。结果表明柠檬酸钠在CaTiO3水热合成过程中起到关键性作用,其形貌和紫外光催化性能随着柠檬酸钠浓度改变而发生巨大变化。     

TiO_2真空碳热反应及可溶性TiO阳极电解过程研究

通过对TiO_2碳热还原进行热力学计算,得出真空碳热还原技术能降低反应温度。采用X射线衍射以及电阻测量装置考察了TiO_2真空碳热还原过程,并将最终还原产物制备成可溶性TiO阳极进行电解。结果表明:在还原温度为1200℃,还原时间2 h,TiO_2与碳摩尔比为1:3的条件下,可以得到电阻率较低(小于0.03Ω·m)的低价氧化钛。整个还原过程TiO_2遵循逐级还原理论,反应产物会经历TiO_2→Ti_6O_(11)→Ti_4O_7→Ti_3O_5→Ti_2O_3→TiO的还原过程。最终将还原产物TiO与C混合制备成阳极,石墨为阴极时,850℃在CaCl_2-KCl熔盐体系中电解2 h后可生成TiC;相同实验条件下,TiO与C按配比压制成阳极,铁为阴极,中间以泡沫陶瓷材料相隔,产物则为金属钛及钛铁合金。     

焙烧时间对钛酸钙光催化性能的影响

以CaCO3和TiO2为原料,焙烧温度为1500℃,焙烧时间分别为2、4、6、8、10h的条件下焙烧得到CaTiO3。应用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外变换光谱仪(FT-IR)、紫外-可见光漫反射光谱仪(UV-Vis)对焙烧后的物料进行了表征。实验结果表明,焙烧时间对合成CaTiO3的纯度影响很小;焙烧时间的延长使得CaTiO3微观形貌从不规则多边形向光滑曲面形变化,颗粒团聚现象越来越明显,堆积密实,尺寸增大;焙烧时间对钛酸钙光吸收能力的影响很小。在光催化性能评价实验中,随着焙烧时间的延长,亚甲基蓝的降解率和降解速率降低,反应速率常数最多可降低接近50%;钛酸钙降解亚甲基蓝溶液比较符合一级反应动力学特征。     

熔盐电解-区域熔炼法制备太阳能级硅的工艺研究

以高纯石英为原料,石墨坩埚和钨为电极材料,在CaCl2-LiCl混合熔盐(摩尔比9∶1)中电解制备Ca-Si合金,经区域熔炼提纯制得太阳能级硅(SG-Si)。用XRD,SEM和ICP-MS对电解合金及提纯后产物进行表征和含量分析。结果表明:在电解槽电压2.6V、温度850℃的条件下,产物为Ca-Si合金。经过两次区域熔炼提纯后,硅锭85%以上的区域纯度接近99.9999%,符合SG-Si的要求。     

熔盐电脱氧法制备金属钛中TiO2电极孔隙率影响因素研究Ⅰ. 粘结剂及成型工艺

采用模压成型的方法制备了适用于熔盐电脱氧法制备金属钛中的TiO2电极,研究了粘结剂及成型工艺对TiO2电极制备过程中孔隙率的影响。结果表明,粘结剂溶液浓度为5%,含量为7%,使用5MPa单面加压成型工艺制备的TiO2电极具有优良的孔隙率。     

透氧膜法由SiO2直接制备Si

为改变硅生产工艺高污染、高能耗的现状,研究了在CaCl2熔盐中利用固体透氧膜法(SOM)直接电解SiO2制备单质Si,考察了电解电压、电解时间、熔盐温度等参数对电解效果的影响,采用电子扫描显微镜和X射线衍射分析了电解产物形貌及相组成.结果表明:1100℃熔盐中,3.5 V电压下电解2 h,可制得纯Si,电流效率为89%...     

氟盐-氧化物体系电解制备Al-Cu-Y合金的电极还原过程研究

采用Na_3AlF_6-AlF_3-LiF-MgF_2为基础电解质,Al_2O_3-CuO-Y_2O_3为原料的氟盐-氧化物体系熔盐电解制取Al-Cu-Y合金。重点通过循环伏安分析Y(Ⅲ)在阴极的电极还原过程,利用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)表征并对比分析热还原产物及电解产物的成分及物相组成。结果表明:AlF_3-NaF-5%LiF-5%MgF_2(质量分数,下同)(n(NaF)/n(AlF_3)=2.2)体系在温度1 208K、电压3.0V、阴极电流密度0.7A/cm~2、电解时间2h条件下能够制取Al-Cu-Y合金。Cu(Ⅱ)在碳质电极表面可一步直接还原为零价态Cu(0);Y(Ⅲ)不能在体系内直接还原为零价态Y,而是在预先形成的Al-Cu活性阴极表面还原并合金化,从而形成强化相Al_3Y,并与Al_2Cu强化相同时富集于铝基体相晶界。通过在熔盐底部的液态铝热还原CuO及Y_2O_3也可形成Al-Cu-Y合金,但铝基体相晶界富集AlCu相及AlY相,Cu及Y含量不易控制,且存在较多O、C杂质元素。     

熔盐电脱氧制多晶硅过程电流效率的影响因素

电流效率是熔盐直接电解脱氧制备多晶硅的一项重要指标,它涉及到电解槽的产量和电耗.如何提高熔盐电解的电流效率对多晶硅的单位时间产量、降低单位电耗等具有重要意义.采用CaCl2为电解质、SiO2粉末压制片为阴极及自制石墨棒为阳极进行了实验研究.在具体实验中测定了制备多晶硅过程中电流效率随电解时间、温度、电流密度及电极间距的变化关系.结果表明,当电解时间为6～10h、电解温度为800～900℃、电流密度为0.78～1.20A/cm2、电极间距为4～7cm时,电解效率较高.     

干法后处理含盐废物陶瓷固化技术研究进展

对于未来先进核燃料循环系统,基于熔盐电解的干法后处理技术是一种最具发展前景且可靠性好的后处理技术。对干法后处理各环节产生的含盐废物进行陶瓷固化处理,使之以稳定的废物形式在地质处置库中长期处置,是干法后处理最终实现工业化应用的重要保障。本文针对目前国际上主要的干法后处理废物陶瓷固化技术研究进展进行综述,重点介绍熔盐电解还原和电解精炼过程产生的含盐废物陶瓷固化技术的研究进展。     

In Situ Investigation of Reversible Exsolution/Dissolution of CoFe Alloy Nanoparticles in a Co-Doped Sr2Fe1.5Mo0.5O6−δ Cathode for CO2 Electrolysis

Reversible exsolution and dissolution of metal nanoparticles in perovskite has been investigated as an efficient strategy to improve CO₂ electrolysis performance. However, fundamental understanding with regard to the reversible exsolution and dissolution of metal nanoparticles in perovskite is still scarce. Herein, in situ exsolution and dissolution of CoFe alloy nanoparticles in Co-doped Sr₂Fe_1.5Mo_0.5O_6–δ (SFMC) revealed by in situ X-ray diffraction, scanning transmission electron microscopy, environmental scanning electron microscopy, and density functional theory calculations are reported. Under a reducing atmosphere, facile exsolution of Co promotes reduction of the Fe cation to generate CoFe alloy nanoparticles in SFMC, accompanied by structure transformation from double perovskite to layered perovskite at 800 °C. Under an oxidizing atmosphere, spherical CoFe alloy nanoparticles are first oxidized to flat CoFeO_x nanosheets, and then dissolved into the bulk with structure evolution from layered perovskite back to double perovskite. Electrochemically, CO₂ electrolysis performance can be retrieved during 12 redox cycles due to the regenerative ability of the CoFe alloy nanoparticles. The anchoring of the CoFe alloy nanoparticles in SFMC perovskite via reduction shows enhanced CO₂ electrolysis performance and stability compared with the parent SFMC perovskite.     

Electrolysis Synthesis of Carbides and Carbon Dioxide Capture in Molten Salts

The application of carbides in catalysis, batteries, aerospace fields, etc. has been continuously expanded and deepened, which is attributed to the diversified physicochemical properties of carbides via a tune-up of their morphology, composition, and microstructure. The emergence of MAX phases and high entropy carbides with unparalleled application potential undoubtedly further stimulates the research upsurge of carbides. The traditional pyrometallurgical or hydrometallurgical synthesis of carbides inevitably faces the shortcomings of complex process, unacceptable energy consumption, extreme environmental pollution, and beyond. The molten salt electrolysis synthesis method with the superiorities of straightforward route, high efficiency, and environmental friendliness has demonstrated its validity in the synthesis of various carbides, which naturally initiates more research. In particular, the process can achieve CO₂ capture while synthesizing carbides based on the excellent CO₂ capture capability of some molten salts, which is of great significance for carbon neutralization. In this paper, the synthesis mechanism of carbide by molten salt electrolysis, the process of CO₂ capture and carbides conversion, the latest research progress in the synthesis of binary, ternary, multi-component, and composite carbides are reviewed. Finally, the challenges, development perspectives, and research directions of electrolysis synthesis of carbides in molten salts are featured.     

熔盐电解法制备海绵钛工艺中TiO2电极制备关键技术分析

熔盐电解法制备海绵钛所用电极,既是电的传导体,又是产品的来源。在电极的制备过程中,既要保证电流的顺畅导通,又要满足熔盐渗入电极中的工艺要求,如何解决这两者之间的矛盾,是关系着该工艺能否有效实施的关键。本文对上述问题进行了探索,通过理论分析及进行各种温度下电极的电阻系数、孔隙率的实验测定,找出制备电极的较好工艺。并应用该优化工艺后的电极进行了电解实验,产品含钛量达到99.5%以上,结合试验结果对电源设备进行了改进,电解电流已达到了40安培以上,在工艺上实现了较大的突破。     

Al Preparation from Solid Al_2O_3 by Direct Electrochemical Deoxidation in Molten CaCl_2-NaCl at 550℃

Al was prepared by a new method in molten salt at low temperature.Sintered alumina pellets were used as cathode;graphite rod was employed as anode;and the molten CaCl2-NaCl was the electrolyte.A constant 3.2 V voltage was applied in this experiment,and oxygen in solid alumina cathode was reduced by direct electrochemical deoxidation at 550℃.In this process,the current gradually decreased with increasing time and the alumina pellets became grey and porous.The metallic particles were obtained and characterize...