NaCl-KCl-MgCl2熔盐Mg2+在钨电极上的 电化学还原机理

采用三电极在NaCl-KCl熔盐电解质体系,以MgCl₂为原料应用AUTOLAB电化学工作站分别通过循环伏安法、计时电流法、计时电位法研究了1 073 K时NaCl-KCl-MgCl₂熔盐体系中Mg2+在钨电极上的电化学还原过程.循环伏安测试结果表明:1 073 K时NaCl-KCl-MgCl₂熔盐体系中Mg2+在钨电极上的电化学还原是1步反应转移2个电子过程,电极反应受扩散控制,扩散系数为3.81×10-6 cm2/s,电极反应为Mg2++2e-→Mg.计时电位测试结果验证了循环伏安测试结果的正确性.计时电流测试数据拟合结果表明:1 073 K时NaCl-KCl-MgCl₂熔盐中Mg2+在钨电极上的电结晶是瞬时成核方式.      

熔盐电解制备Mg-Ce中间合金电化学过程研究

通过循环伏安法(CV)、方波伏安法(SWV)和开路计时电位法(OCP)研究了温度为973 K时KCl-NaCl-CeCl₃-MgCl₂四元熔盐体系中Mg(Ⅱ)和Ce(Ⅲ)在钨电极上的电化学行为以及合金化过程。根据电化学分析的结果,以钨丝为工作电极,石墨棒为辅助电极,于-2.1 V(vs.Ag/AgCl)恒电位电解12 h制取Mg-Ce合金。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对电解所得合金的组成以及元素分布进行表征,结果表明合金的基底相为Mg₁₇Ce₂,第二相为Mg₃Ce。     

从蚀刻废液中隔膜电沉积金属Cu板新工艺研究

以铜始极片为阴极、石墨板为阳极,在有以阳离子交换膜为隔膜的电解槽中,从酸性CuCl2蚀刻废液电沉积金属铜板。研究了阴极液中起始Cu2+浓度、起始Cl-浓度、阴极电流密度、电解温度和极距等因素对电沉积的影响。最佳条件为:起始Cl-浓度5.5 mol/L,起始H+浓度3.0 mol/L,添加剂0.2g/L,阴极电流密度350 A/m2,电解温度36℃,极距5 cm,Cu2+浓度从40 g/L降低至20 g/L。在最佳工艺条件下,阴极电流效率达到92.77%,平均槽电压小于3 V;阴极上可以得到平整致密的金属铜板。阴极电解废液中的Cu2+浓度降低到20 g/L左右,可返回蚀刻过程配制蚀刻新液。     

Sn/ZrO2镀层的制备及ZrO2纳米粒子对电沉积过程的影响

在酸性硫酸盐体系中，采用超声辅助电沉积制备Sn/ZrO₂复合镀层，探究了超声功率、ZrO₂纳米粒子浓度和阴极电流密度对Sn/ZrO₂复合镀层的耐蚀性影响；通过线性扫描伏安法和交流阻抗法，研究了Sn/ZrO₂体系中ZrO₂纳米粒子对电化学反应过程的影响；通过SEM和XRD分别测试镀层形貌和微观结构。实验结果表明，较优电沉积工艺为:超声功率为300 W，ZrO₂纳米粒子浓度为7 g/L，阴极电流密度为2.5 A/dm2。在较优条件下，探究纯Sn镀层和Sn/ZrO₂复合镀层电沉积过程，超声辅助纳米粒子的加入使镀层表面更加致密，增加了沉积过程活性位点，促进了Sn2+的沉积，细化了晶粒，使得镀层表面更加平整致密。      

LiF-CaF2-BaF2-ZrO2熔盐中Zr4+在钨电极上的电化学还原机理

以LiF-CaF₂-BaF₂为熔盐体系, ZrO₂为原料, 1 373 K条件温度下利用循环伏安法, 计时电位法, 计时电流法, 研究锆离子在钨电极上的电化学过程,对不同ZrO₂含量0.5 %,0.7 %,0.9 %的熔盐体系进行电化学分析,研究结果表明:Zr4+在钨电极上还原是通过两步得电子反应, 即Zr4++2e→Zr2+,Zr2++2e→Zr,相对参比电极铂还原峰分别为0.9 V和1.2 V,析出过程是受扩散控制的准可逆反应. 1 373 K时Zr4+在LiF-CaF₂-BaF₂-ZrO₂熔盐中的扩散系数D为6.7×10-6 cm2/s.      

有机添加剂对电解锰的影响

电解锰行业面临电效低、SeO₂添加剂剧毒且沉积产物形貌难控制等问题.为了提高电流效率以降低能耗、改善锰电沉积形貌及降低添加剂SeO₂的使用量,本文根据电解锰行业标准,配制MnSO₄–(NH₄)₂SO₄电解液体系,通过添加聚丙烯酸、甘氨酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、葡萄糖酸等分别作辅助添加剂,探究其对锰沉积的影响以降低剧毒性主添加剂SeO₂的用量.采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、恒电流阴极极化曲线测试方法 (LSV)等表征手段,研究金属锰沉积形貌、晶体结构、阴极电化学极化行为与添加剂之间的关系.结果表明：四种添加剂均可以促进α-Mn的形成,且最优晶型取向为(330)晶面,其中葡萄糖酸最适宜作为辅助添加剂.当以葡萄糖酸为辅助添加剂,质量浓度为1.84 g·L^-1时,阴极电流密度明显提高,降低了阴极极化,产品形貌更加致密光滑.最优条件下,SeO₂的质量浓度可由工业上常...     

熔盐电解法制备Y-Ni合金工艺研究

以Y₂O₃为原料、YF₃-LiF为熔盐,研究自耗阴极熔盐电解法制备Y-Ni合金,分析电解电压、电解电流对合金成分、电解温度、电解效率和金属收率的影响。在61.5%YF₃-38.5%LiF(原子分数)的熔盐体系下,电解电压、电解电流对电解温度影响显著,电解温度过高,稀土金属在熔体中溶解加快,稀土金属氧化、二次反应加剧,合金中钇成分含量、电解效率以及钇金属收率随着电解温度的增加逐渐降低,实验获得的最佳电解条件为：电解电压为7.2 V±0.2 V,电解电流为555 A±5 A,电解温度为1080℃±20℃。通过对Y-Ni合金的表征分析,制备的Y-Ni合金成分较为均匀,无明显偏析现象,合金中Y∶Ni=1∶1(质量比),主要由NiY相和Ni₂Y相组成,其中YNi相占比为42.11%,YNi₂相占比为57.89%。     

NH3-(NH4)2SO4体系隔膜电解铜电化学研究

PCB板(印刷电路板)剪裁铣削渣中含有金属铜和铝,且塑料含量高,采用电化学溶解隔膜电积工艺可以实现铜的剥离并得到高品位阴极铜。该工艺具有流程短、电流效率高、产品纯度高等优点,具有广阔的应用前景,但其电化学机理尚不明确,本文以PCB制造过程中产生的含铜固废作为阳极,采用钛板为阴极,在NH₃-(NH₄)₂SO₄体系中采用隔膜电解工艺进行了一系列试验,包括不同铵盐体系、氨/硫酸铵体系中不同电极、氨/硫酸铵体系不同电解液组成的电化学行为曲线以及NH₃-(NH₄)₂SO₄体系电沉积铜的控制步骤、成核机理等。结果表明,氨/硫酸铵体系中电积铜的起始还原电位最低,电积时电耗较低,且该体系中氢的析出电位均较负,可避免因析出氢气降低阴极电流效率的副反应;NH₃-(NH₄)₂SO₄体系中Cu²⁺在钛电极表面的电沉积反应为不可逆...     

高效电解二氧化锰电化学分析研究

采用循环伏安、线性伏安、电化学阻抗谱等分析测试手段并结合电解实验,系统地研究了硫酸体系下Mn²⁺的电化学氧化行为。结果表明,Mn²⁺→MnO₂的电氧化过程存在钝化现象,为实现MnO₂的高效电解,需合理控制阳极电位,从而避免析氧和生成MnO₄^?。升高电解温度可有效改善电解MnO₂过程的界面钝化;通过控制合理的阳极电流可获得更高的电流效率。在50 g/L H₂SO₄+25 g/L Mn²⁺电解液中,80℃下,当阳极电流密度为6 mA/cm²时,电流效率可达到96.6%。     

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。     

二氧化硫膜电解制备硫磺机理与应用研究

研究了利用316L不锈钢做阴极时,二氧化硫电化学还原制备硫磺过程的机理和影响因素。利用循环伏安法、计时电量法研究了二氧化硫在316L不锈钢电极上的还原机理,提出二氧化硫经历了4个电子4个质子的还原过程。通过离子膜反应器分别考察了电流密度、阴极液酸浓度对二氧化硫电化学还原制备硫磺过程的影响。当二氧化硫浓度5 g/L、硫酸浓度0.5 mol/L、电流密度126.98 A/m^2、电解时间3 h时,二氧化硫转化为硫磺的转化率为73.42%,空时产量0.64 kg/(m^3·h),单位能耗9.64 kWh/kg。     

用离子膜电解槽无硒电沉积金属锰

研究了用阴离子膜电解槽在硫酸盐体系中无硒电解金属锰,采用循环伏安法研究了阴极电化学机制。单因素条件试验确定的最佳电解条件为:锰离子质量浓度30g/L,硫酸铵质量浓度135g/L,电解温度35℃,阴极液pH=7.7,电流密度450A/m2,SO2添加量为0.4g/L。最佳条件下,电解效率达到82%,直流电耗为4 985kWh·t-1,电解产品为α-Mn,质量符合国家标准。阴离子交换膜可以减弱阴极浓差极化,有效区分锰沉积峰和析氢还原峰;SO2添加剂可显著抑制析氢反应,降低锰沉积电流,减小直流电耗。     

NaCl-KCl-Na_2WO_4共融体系的计时电流与计时电位曲线分析

采用铂丝(RE)-钨丝(WE)-钨棒(AE)组成三电极系统,通过计时电流法与计时电位法相结合,系统分析在一定温度及配比条件下NaCl-KCl-Na_2WO_4共融体系的电化学特性,重点考察和分析钨(Ⅵ)离子的电子转移步骤、电化学还原过程的可逆性、活性钨(Ⅵ)离子的扩散系数、钨金属单质的成核过程,结果表明:计时电流曲线得出钨(Ⅵ)离子在阴极区的电极过程是由扩散控制,扩散系数为1.645×10~(-10)cm~2·s~(-1),金属钨在阴极上析出为三维瞬时形核过程,不存在成核极化现象;由计时电位法得出钨(Ⅵ)离子的电极还原过程亦为扩散控制,扩散系数为2.349×10~(-11)cm~2·s~(-1),钨(Ⅵ)离子在电子转移过程分两步,第一步为钨(Ⅵ)离子→钨(Ⅳ)离子的2电子转移,其为准可逆反应,第二步为钨(Ⅳ)离子→钨(0)的4电子转移过程,此过程为高度不可逆反应。同时,采用不同的电化学方法得到的活性钨(Ⅵ)离子的扩散系数差异表明实验过程中存在时效性和偶然性因素影响,对扩散系数等动力学参数的计算有待优化。     

CP熔盐电化学方法检测LiCl-KCl熔盐La（Ⅲ）浓度

在773 K氩气环境下,采用CP熔盐电化学方法对LiCl-KCl电解质体系中不同组分LaCl₃(0.98 %、2.0 %和3.3 %)进行La离子浓度检测.研究结果表明:La（Ⅲ）在钨电极上相对于银/氯化银参比电极的还原析出电位在-2.0~-2.2 V左右,通过阴极峰电流值、过渡时间与深度三者关系计算,773 K下La离子扩散系数在1.29×10-5~5.42×10-5 cm2/s之间.通过对比计时电位法（CP）和电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP）检测的La离子浓度结果,相对误差依次为1.25 %、1.11 %和1.72 %.LiCl-KCl熔盐中La电沉积的峰值电流和过渡时间平方根乘积与浓度呈良好线性关系,说明以CP熔盐电化学方法检测离子浓度可行性好.      

电沉积合成镍/氢氧化镍/聚苯胺薄膜及其电容特性

采用电沉积法合成以铜箔为基底的Ni/Ni(OH)₂/PANI复合电极材料。首先通过电沉积法将Ni/Ni(OH)₂纳米层沉积于铜箔表面,然后通过电化学聚合法在三电极体系下在其表面沉积一层聚苯胺薄片。采用SEM、TEM、FT-IR、XPS、CV、GCD和EIS对Ni/Ni(OH)₂/PANI的形貌、结构以及电化学性能进行了研究。结果表明,Ni/Ni(OH)₂/PANI具有较高的比电容和优异的循环性能。Ni/Ni(OH)₂PANI在1 A/g电流密度时具有1 400 F/g的比电容,当电流密度从1 A/g增加到10 A/g时,其容量保持率为62.7%,表现出良好的倍率性能,并且在10 A/g的高电流密度下循环2 000次后其容量保持率为76%。聚苯胺薄片沉积在Ni/Ni(OH)₂基体表面可以降低电极表面的电荷转移阻抗,同时起到保护电极的作用,使复合电极的电化学循环性能得到改善。     

NaCl-KCl-NaF-WO3熔盐体系W6+ 的电化学行为

实验以NaCl-KCl-NaF为电解质体系，WO₃为原料，利用循环伏安法、计时电位法、计时电流法和方波伏安法, 研究温度为973 K时钨离子在钨电极上的电化学过程.结果表明:W（Ⅵ）离子的还原过程分2步进行，第1步还原过程为两电子转移，电极反应方程式为W6++2e-→W4+; 第2步还原过程为四电子转移过程，电极反应方程式为W4++4e-→W，且都为准可逆反应. W（Ⅵ）离子在钨电极上的还原过程受扩散控制，扩散系数为1.05×10-9 cm2/s.      

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.     

氯化物熔盐体系中电解共沉积法制备镁合金

在973 K的LiCl-NaCl-MgCl_2-AlCl_3熔融盐体系中,用电解共沉积法获得镁基铝合金。采用循环伏安法、计时电位法等电化学方法对体系进行测试,当Al~(3+)阴极电化学过程为极限扩散控制时,Mg和Al可以在相同的电位下共同在阴极析出,其析出比例可以通过加料调整。通过一系列恒电流电解试验制得了不同组成的铸态Mg-Al合金,其Al含量与设计偏差很小。     

冰晶石熔体中铝在钨丝上的阴极行为

冰晶石熔体中铝在钨丝电极上电解沉积的阴极前波是由于铝与钨形成表面合金，继而向基体内和熔体中扩散损失引起的，其中铝的溶解是主要因素。铝的溶解损失速度随铝活度的增大而增大。     

1-丁基-3-甲基咪唑对电沉积锰的影响

以1-丁基-3-甲基咪唑为添加剂,在MnSO₄-(NH₄)₂SO₄-H₂O体系中电沉积金属锰,考察了电流密度、1-丁基-3-甲基咪唑浓度、硫酸铵用量、Mn²⁺浓度及槽电压对阴极锰沉积量和电流效率的影响,并采用XRD、SEM对沉积锰进行表征。结果表明,MnSO₄-(NH₄)₂SO₄-H₂O体系电解锰,在温度40℃、Mn²⁺浓度35 g/L、硫酸铵浓度90 g/L、pH=7.5、电流密度364.58 A/m²、1-丁基-3-甲基咪唑用量0.12 g/L条件下,电流效率为79.60%,电流效率比SO₂和SeO₂的高,电沉积的锰为α-Mn。