铝电解用NiFe2O4基金属陶瓷的制备

以铝电解惰性阳极为应用目标，制备了不同金属相(Cu—Ni)含量的Ni-Cu／NiFe2O4金属陶瓷，研究了烧结气氛、温度和保温时间对其性能的影响，解决了烧结过程中氧化物陶瓷的离解和金属相被氧化的问题，比较了不同烧结条件下所得试样的基本物理参数，找到了较优的Ni—Cu／NiFe2O4金属陶瓷制备工艺。结果表明：Cu／NiFe2O4金属陶瓷的金属相中添加15wt％ Ni后，可以提高金属相的液相线温度，改善金属相对NiFe2O4陶瓷相的润湿性能，从而可在保证金属相不溢出且分布均匀的前提下，大大提高金属陶瓷的烧结温度和保温时间，显著提高金属陶瓷的致密度，进而改善金属陶瓷惰性阳极的耐腐蚀性能和导电性能。     

铝电解用NiFe_2O_4基金属陶瓷惰性阳极电解腐蚀研究

采用传统粉末冶金技术制备了铝电解用5Cu/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷惰性阳极,并对其在20和40℃过热度下Na3AlF6-AlF3-Al2O3电解质中的电解腐蚀进行了研究。研究结果表明,过热度的升高对电解后阳极的外观形貌无明显的影响。不同过热度下阳极边部均存在腐蚀现象,但阳极内部相对保持完好。低温电解槽电压比传统电解温度槽电压波动大。过热度升高槽电压波动幅度降低。20和40℃过热度下,Fe、Ni和Cu腐蚀组元在电解质中的平衡浓度分别为140×10-6、35×10-6、44×10-6和142×10-6、36×10-6、34×10-6。过热度的升高对阳极腐蚀组元在电解质中的平衡浓度无明显影响。电解温度的降低减小了阳极腐蚀组元在电解质中的平衡浓度。     

Fe对(Cu-Ni-Fe)-xNiFe2O4复合惰性阳极低温铝电解成膜机制的影响

以高温固相合成的NiFe_2O_4和Cu,Ni,Fe金属粉为原料,采用冷压烧结法制备不同合金相含量的(Cu-Ni-Fe)-xNiFe_2O_4(x=50,60,70,80,质量分数/%,下同)金属基复合惰性阳极材料,研究合金相中Fe元素对(Cu-Ni-Fe)-xNiFe_2O_4金属基复合惰性阳极材料烧结和电解过程中基体成分与微观组织的影响,发现合金相中的Ni,Fe及NiFe_2O_4陶瓷相在烧结和电解过程中发生了可逆的氧化还原反应,使得NiFe_2O_4相发生解离和再生成。对(Cu-Ni-Fe)-xNiFe_2O_4金属基复合惰性阳极材料进行了低温电解性能测试,研究其在电解过程中的成膜过程和腐蚀行为。结果表明:(Cu-Ni-Fe)-xNiFe_2O_4金属基复合惰性阳极材料电解过程中电压稳定,铝液杂质含量低于0.7%(质量分数),有望解决金属陶瓷阳极热稳定性差的问题,是理想的惰性阳极材料。     

铝电解用Fe-Ni-Co-Al-2O3金属陶瓷惰性阳极

研制了一种新型铝电解金属陶瓷惰性阳极,阳极基体由Fe-Ni-CoAl2O3构成 .在石墨坩埚中,960℃温度下,电解质中的氧化铝质量分数为6.0%,摩尔比为2.6;阳极电流密度为1.0A/cm2,阳极尺寸大小为120mm×80mm×15mm,石墨阴极尺寸大小为120mm×40mm×20mm,通入的直流电为100～300A,电解时间各为10 h;实验所得的电解铝产品纯度达到 98%以上,杂质主要为Fe,Ni,Co;电解后的阳极外观尺寸无明显变化,阳极气体中氧气质量分数达到98%～99%.阳极的反电动势为2.45 V,比理论分解电压仅高出0.25 V证明该阳极为惰性阳极,在电解槽中进行的是Al2O3的分解反应.     

添加剂对Ag/NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极性能的影响

为了提高镍铁尖晶石基金属陶瓷惰性阳极的性能,以NiO、Fe2O3、Ag粉和微量V2O5为原料,采用粉末冶金法制备了含有过量15%NiO,掺杂V2O5的镍铁尖晶石金属陶瓷惰性阳极.原料经混合,在成型后,于1200℃烧结6h.研究了添加剂V2O5对NiFe2O4尖晶石试样的密度、微观形貌、腐蚀率的影响.结果表明:只有添加剂V2O5的添加量＞1.0%时才对提高惰性阳极试样密度有贡献,但贡献很小,而且晶粒明显粗大化.但添加V2O5使晶粒发育完全,呈规则的八面体形状.另外在烧结中V2O5与NiO、Fe2O3反应生成的Ni2FeVO6能够改善试样在冰晶石融盐中的抗腐蚀性能.腐蚀8h后,添加1.5%V2O5的试样基本完好,腐蚀率降为无添加剂试样的1/4.     

Ag含量对NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极性能的影响

为了提高NiFe2O4陶瓷阳极材料的力学性能和抗热震性,向原料中加入金属Ag,采用粉末冶金法制备了Ag/NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极.研究了Ag含量对材料微观结构、抗弯强度以及抗热震性的影响.研究结果表明随着Ag含量的增加,惰性阳极材料的晶粒尺寸逐渐减小,说明Ag能够有效抑制陶瓷基体晶粒的长大.而且随着Ag含量的增加,材料的结构越来越致密,说明Ag在一定程度上能够促进烧结.对材料的力学性能和抗热震性测试结果发现,Ag能提高材料的强度,随着Ag含量的增加,材料的抗弯强度逐渐增大,抗热震性在银含量为10%处达到最大值.     

SiC晶须增强NiFe2O4基惰性阳极材料烧结工艺研究

为改善铝电解惰性阳极用NiFe2O4 尖晶石材料存在的不足,首次采用固态合成法制备了NiFe2O4/SiCw 复合材料。利用扫描电子显微镜观察显微组织,由X射线衍射分析物相,研究了烧结温度和保温时间对体积密度、气孔率和微观结构的影响,通过DTA分析证明了低于1200℃时NiFe2O4 与SiC的热力学相容性,试验结果表明,当烧结温度为1180℃时试样微观结构最为均匀致密,当烧结时间>6h时密度和气孔率的变化趋于稳定, NiFe2O4/SiCw 复合材料最佳的烧结工艺为1180℃×6h。     

金属Ag对NiFe2O4尖晶石性能的影响

制备了不同金属Ag含量的Ag-NiFe2O4金属陶瓷,利用扫描电子显微镜观察显微组织,由X射线衍射分析化学成分,研究了Ag的添加量对其体积密度、气孔率、热震性、导电率以及腐蚀速率的影响,试验结果表明,抗热震性和导电能力随着Ag含量的增加而增强,导电率的提高和腐蚀率的增大仍是一对突出的矛盾.单一通过添加金属Ag不可能使导电率和腐蚀率都满足要求.     

金属相20Ni-80Cu表面包覆NiFe2O4尖晶石对15（20Ni-80Cu）/85（NiFe2O4-10NiO）金属陶瓷腐蚀性能的研究

金属陶瓷金属相优先腐蚀是目前惰性阳极工业化难点之一,在金属相表面包覆NiFe2O4尖晶石来提高其耐高温熔盐腐蚀性能。包覆实验结果显示,包覆后的颗粒尺寸为2～5μm,且有团聚现象,金属相20Ni-80Cu表面除形成NiFe2O4尖晶石外,可能还含有NiFe2O4-x、Cu2O、NiO、CuxNi1-x、NiyFe1-yFe2O4-a和NizFe1-zO。腐蚀实验表明,金属表面包覆10%、20%、30%、40%和50%NiFe2O4尖晶石后制备的金属陶瓷惰性阳极样品其金属腐蚀层厚度都在20～50μm,其年腐蚀率分别为1.89、1.73、1.65、1.58和2.03cm/a,未包覆金属陶瓷惰性阳极金属腐蚀层厚度为200μm和年腐蚀率为4.15cm/a,说明金属表面包覆NiFe2O4尖晶石能提高惰性阳极的抗熔盐腐蚀性能。     

球磨时间对NiFe2O4-10NiO基惰性阳极性能的影响

研究了球磨时间对所制备NiFe2O4-10NiO基镍铁尖晶石的微观形貌、体积密度、气孔率、抗热震性、抗腐蚀性的影响。研究结果表明球磨时间对惰性阳极的性能影响很大。当球磨时间为6h时,试样的体积密度最大,气孔率最小,抗腐蚀性最强,提高了球磨效率,但由于体积密度大,增大了试样的脆性,其抗热震性较差。综合试样各方面的性能,确定最佳球磨时间为6h。     

预烧温度对掺杂TiO2、MnO2的镍铁尖晶石惰性阳极微观形貌和性能的影响

研究了预烧温度对掺杂TiO2、MnO2的镍铁尖晶石惰性阳极的微观结构、密度、抗热震性、抗弯强度、抗腐蚀性的影响.研究结果表明,预烧温度对惰性阳极的性能影响很大.当预烧温度为1000℃时,阳极的体积密度最大,抗弯强度最高,抗腐蚀性最强;预烧温度小于1200℃时,抗热震性均很好.综合各方面性能,最佳的预烧温度确定为1000℃.     

新型共沉淀法制备铁酸镍纳米材料

以FeSO4·7H2O和NiCl2·2.5H2O为原料,采用新型化学共沉淀法制备了纳米尺寸的NiFe2O4粉体,并在不同温度下进行处理,利用XRD、TEM等手段研究了其结构特性.研究表明,350℃以上的热处理开始促进粉末的长大和晶化过程,随着温度的升高,晶化程度增强,粉末粒径增大.当热处理温度为600℃时,材料结晶较好,晶粒粒径约为24nm,粒度均匀.     

纳米增韧NiFe2O4陶瓷惰性阳极烧结行为与性能的研究

采用粉末冶金法制备NiFe₂O₄纳米粉增韧NiFe₂O₄陶瓷铝电解惰性阳极, 研究了NiFe₂O₄纳米粉添加量对NiFe₂O₄陶瓷惰性阳极烧结行为和材料性能的影响。通过线收缩和SEM对NiFe₂O₄陶瓷的烧结性能和显微结果进行分析。研究结果表明: 随着NiFe₂O₄纳米粉添加量的增加, 烧结收缩程度逐渐增大, 烧结致密化开始温度和烧结初期活化能逐渐降低, 添加量为40%时试样从900℃开始大幅度收缩, 烧结初期表观活化能下降到291.43 kJ/mol。NiFe₂O₄陶瓷惰性阳极的体积密度、抗弯强度和断裂韧性随NiFe₂O₄纳米粉添加量的增加均呈现先上升后下降的变化趋势, 气孔率和静态腐蚀率呈先下降后上升的趋势, 均在30%达到极值, 断裂韧性达到最大值3.12 MPa•m^1/2, 是未添加纳米粉试样的2.14倍。NiFe₂O₄纳米粉的添加能够明显增强晶界结合强度, 降低陶瓷材料气孔率, 从而提高断裂表面能实现增韧作用。     

柠檬酸溶胶-凝胶法合成NiFe_2O_4纳米粉体及其电磁性能表征

以柠檬酸溶胶-凝胶自蔓延燃烧法合成了NiFe2O4纳米粉体。利用XRD技术研究了自燃烧粉体经不同温度热处理后的物相变化规律,采用SEM、TEM、IR技术对自燃烧粉体与热处理粉体进行了表征,对比研究了两者在2～18GHz内的电磁参数及损耗特性。结果表明,自燃烧粉体以NiFe2O4为主晶相,其中有少量FeNi3与α-Fe2O3杂相,随着热处理温度升高,杂相分别于600与950℃相继消失。热处理有效推动了晶界移动,实现晶粒长大。自燃烧粉体中的FeNi3相、畸变的晶体结构以及复杂的界面状况使得其较热处理样品具有特殊的红外吸收谱图与优越的电磁损耗特性。     

片状磁性纳米TiO2/SiO2/NiFe2O4制备及光催化性能

以锐钛矿磁性纳米TiO2/SiO2/NiFe2O4(TSN)为原料,采用水热法制备了片状磁性纳米TSN.利用XRD、TEM等技术对样品进行了表征.水热法处理后核壳结构的TSN部分转变为片状,催化剂磁性增强.以亚甲基兰溶液为模拟水样测试了样品的光催化性能,考察了催化剂加入量、反应时间、pH值等因素的影响.实验表明:片状磁性纳米TSN光催化性能明显优于粒状TSN.片状TSN具有良好的吸附性能,提高了光催化反应的初始速率.用于处理亚甲基兰废水时受pH值的影响较小,1小时的脱色率在90%以上.     

水热反萃法合成纳米铁酸镍及其镧掺杂的研究

以廉价的环烷酸和金属盐为原料，在180～230℃的温度下，应用简单的水热反萃法合成了7～60nm的铁酸镍№04）和65nm的掺钢铁酸镍（NiLaxFe2-xO4），其中环烷酸可以循环使用．红外光谱分析说明环烷酸在实验范围内稳定，XRD说明NiFe2O4为失晶石结构，TEM表明合成的粉末为颗粒均匀、近球形的纳米粒子，且粉末的粒径随温度、水相pH值的改变而改变．铁酸镍掺镧后粒径变大、磁性改变．     

尖晶石LiMn2O4的掺杂研究进展

相对LiCoO2来说，价廉、低毒的尖晶石LiMn2O4作为高能锂离子电池最有潜力的正极材料已经成为市场研究的热点。但是，在充放电过程中其结构的不稳定制约了它的应用前景。为了得到结构稳定的尖晶石，许多研究小组通过掺杂其它元素来改性LiMn2O4。综述了近几年来在这方面的研究进展。     

磁性纳米TiO2／NiFe2O4光催化复合材料的制备及表征

采用均匀沉淀法在磁性NiFe2O4表面包覆TiO2,制备了一种新型纳米TiO2／NiFe2O4光催化复合材料。通过改变Ti和Ni物质量之比确定了复合材料最佳钛镍比,用X射线衍射、透射电镜、UV—vis漫反射、BET、TG—DSC、磁力学测试等手段对复合材料进行了表征,以甲基橙的水溶液为模拟污染物,评价样品的光催化性能：该复合材料在光照2h后,甲基橙的脱色率可达98．5％,是一种在可见光范围内有响应、便于回收、可重复使用的高效光催化剂。     

XRD分析TiO_2和MnO_2添加剂对固相合成NiFe_2O_4过程的影响

在1173和1273K以NiO和Fe2O3为原料,以TiO2和MnO2为添加剂,固相合成了NiFe2O4,用XRD和SEM对试样进行了表征,建立了NiFe2O4特征衍射峰强度与合成时间的关系。没有添加剂时,将温度从1173K提高到1273K时,合成NiFe2O4的反应速度并没有增加;在原料中加入0.5%(质量分数)TiO2,合成NiFe2O4的反应速率随着温度的升高而增加;用1%(质量分数)MnO2作为添加剂后,合成NiFe2O4的反应速率显著升高,扫描电镜结果证实添加TiO2和MnO2提高了试样的致密度,改善了其烧结性能。用零级反应动力学方程求得合成NiFe2O4反应的速率系数。     

NiFe2O4纳米晶的制备及表面效应对其比饱和磁化强度的影响

以FeSO4*7H2O和NiSO4*7H2O为原料,首先制备出颗粒细小的碱式碳酸盐前驱体,在300～700℃焙烧1h后,制备出铁酸镍纳米晶,粒径为8～54nm,粒度均匀。通过测量它的比饱和磁化强度σs与比表面积Sa,得出经验公式σs(Sa)=σs(∞)(1-aSa),运用非共线磁结构理论很好地解释了上述经验公式,并得到纳米晶的非共线表面层的厚度。,A basic carbonate precursor with very fine particles was synthesied by using FeSO4*7H2O and NiSO4*7H2O, and NiFe2O4 nanocrystallites were then obtained by calcining the precursor. The results of XRD and TEM analysis show the NiFe2O4 nanocrystallites with spherical shape are even, and their average diameters increase from 8nm to 54nm when the precursor is calcined at 300—700℃ for 1h. Their specific saturation magnetization σs and specific surface area Sa were measured. A empirical formula σs(Sa)=σs(∞)(1-aSa)was obtained which can be interpreted very well by a noncollinear magnetic structure model, and the value of the canted-layer thickness was deduced.