新型室温熔盐电化学提取稀土金属Sm及其过程机制

针对传统室温熔盐价格昂贵、粘度大、电化学稳定性差等缺点，将Li NO₃引入高沸点有机溶剂1,3-二甲基-2-咪唑啉(DMI)中制备了一种新型阳离子溶剂化型室温熔盐([Li(DMI)_n]⁺[NO₃]^-)体系，具有电化学稳定性高、价格低廉等优点。研究了以上游廉价Sm Cl₃为原料从该新型溶剂化介质电沉积稀土金属钐(Sm)过程的若干物理化学问题。⁷Li核磁共振(NMR)技术证实Li⁺是以溶剂化阳离子([Li(DMI)_n]⁺)形式存在，二元DMI-Li NO₃体系可视作溶剂化介质。采用循环伏安(CV)技术研究了电沉积金属钐过程的电极反应机制，金属Sm的沉积是两步得电子还原过程；通过恒电位法制备了稀土金属Sm并通过扫描电镜-能谱(SEM-EDS)和X射线光电子能谱(XPS)技术对沉积镀层进行了形貌和元素分析。提出一种溶剂冶金新技术路线，可为低碳、低成本常温电...     

铝在酸性AlCl3-EMIC和AlCl3-BMIC离子液体中的阳极溶解

1-乙基-3-甲基咪唑氯盐(EMIC)和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(BMIC)与氯化铝(AlCl₃)形成的离子液体是电解铝用离子液体中最具有工业应用前景的2种离子液体。本文采用线性伏安、计时电流、计时电位、恒电压电解、恒电流电解等电化学实验方法对比搅拌和不搅拌条件下,铝在酸性AlCl₃-EMIC和AlCl₃-BMIC 2种离子液体中的阳极溶解,以筛选出较优的电解质体系,并探究搅拌、温度、电流密度、电位等工艺参数对电解过程的影响,为工业放大提供基础数据。     

离子液体电解质体系铝及铝合金电沉积与铝精炼研究进展

传统上,铝、稀土和碱金属及碱土金属等活泼金属主要是通过高温熔盐电解法得到,其电解工艺流程能耗高.近几年来,对离子液体的不断深入研究,提出离子液体为电解质体系用于金属铝、铝精炼和铝合金.综述目前采用离子液体体系进行铝及铝合金电沉积,粗铝、铝合金和铝基复合材料电解精炼回收铝的研究现状和研究进展.介绍和评述离子液体电解质电沉积、精炼铝的应用情况和所取得的研究成果,探讨离子液体电解质用于铝行业的发展趋势和研究动向.      

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。     

Na2WO4与CaWO4在电解制钨过程中的解离及离子运动形式分析

对熔盐电解法在NaCl-KCl-Na₂WO₄ 和NaCl-KCl-CaWO₄ 体系制取钨粉的过程中采用瞬时断电计量,对电极产物进行X-射线衍射分析,对比分析Na₂WO₄ 和CaWO₄ 两种钨酸盐在熔盐中的解离运动形式,从而能够深层揭示体系的电解机理. 研究结果表明:由于活性物质本身的结构、外部条件及电解质体系、电子传递过程和扩散过程的影响,Na₂WO₄ 和CaWO₄ 在电解过程中的活性基团解离及离子运动形式有较大差别,Na₂WO₄ 以Na+和WO₄2-为活性离子基,而CaWO₄ 可视为中性分子团,其中的活性基团可近似为CaO·WO₃,电极的浓差极化仍是Na₂WO₄和CaWO₄电解过程的控制步骤.      

NaCl-CaCl2熔盐体系中电脱氧制备金属Fe的工艺研究

在NaCl-CaCl₂熔盐体系中采用FFC-剑桥工艺开展了Fe₂O₃电脱氧制备金属Fe的工艺研究。重点研究了烧结工艺和电解工艺等对熔盐中Fe₂O₃电脱氧过程的影响。采用SEM分析了烧结后Fe₂O₃的微观结构, 采用XRD分析了电解前后产物的物相组成, 得到了优化的电脱氧工艺条件为:槽电压为3.2 V, 电解时间为8 h, 烧结温度为800~900 ℃, 黏结剂用量为1.5%~2.5%和电解温度为680~722 ℃。同时, 在该熔盐体系中Fe₂O₃电脱氧机理为Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe。      

离子液体在电沉积钛及其合金中的应用

离子液体作为一类新型绿色溶剂在电沉积活泼金属及合金方面具有重要作用,本文介绍离子液体在电沉积钛及钛合金方面的应用,探讨了钛及钛合金在离子液体中电解的电化学行为。用钛的卤化物为钛源,由于低价的钛氯化物在离子液体中的溶解度较低,在现有的离子液体中电沉积金属钛非常困难,需要继续寻找新的钛源及合适的离子液体。以二氧化钛为钛源,在离子液体中可以电积出部分金属钛。在离子液体中可以沉积出钛合金,但总的电流效率偏低。     

室温离子液体电沉积铝及其合金的研究进展

介绍了室温离子液体电沉积铝及其合金的研究现状,讨论了铝在吡啶盐类、季铵盐类和咪唑盐类离子液体中电沉积的电化学行为,探讨了铝合金在离子液体中的电沉积。     

NASICON型固体电解质Li1.1Y0.1Zr1.9(PO4)3的SPS烧结及性能

采用溶胶-凝胶法合成NASICON型固体电解质Li_1.1Y_0.1Zr_1.9(PO₄)₃粉体.研究了不同烧结方式对Li_1.1Y_0.1Zr_1.9(PO₄)₃电解质的性能影响.通过差热分析仪分析前驱体的热性能,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、交流阻抗仪对固体电解质的物相、结构及电化学性能进行表征.结果表明,溶胶-凝胶法成功制备出纯相的NASICON型Li_1.1Y_0.1Zr_1.9(PO₄)₃,并且颗粒均匀;相比传统的无压烧结,SPS烧结明显提高了样品致密度(致密度达94.38 %),室温离子电导率高达8.99×10-5 S/cm.      

室温离子液体电沉积铝及其合金的研究进展

介绍了室温离子液体电沉积铝及其合金的研究现状,讨论了铝在吡啶盐类、季铵盐类和咪唑盐类离子液体中电沉积的电化学行为,探讨了铝舍金在离子液体中的电沉积.     

LiF掺杂提升Li1.1Ta0.9Zr0.1SiO5固态电解质室温离子电导率

LiTaSiO₅(LTSO)是一种新型的快离子导体,但现今合成的该电解质样品室温离子电导率较低。采用固相合成法制备了Li_1.1Ta_0.9Zr_0.1SiO₅固态电解质,研究LiF掺杂对Li_1.1Ta_0.9Zr_0.1SiO₅电解质材料结构和性能的影响。结果表明,LiF掺杂能改善晶体的结晶性能,促进晶体的生长和降低晶界的数量,并显著降低孔隙率,提高电解质样品的致密度,从而降低电解质样品的晶粒和晶界电阻,有利于锂离子在晶粒和晶界之中快速迁移,提高材料的整体离子电导率。当LiF加入量为0.4%(质量百分比)时,Li_1.1Ta_0.9Zr_0.1SiO₅电解质的相对密度达90.81%,总离子电导率为8.31×10^-5S/cm,扩散激活能为0.203 eV,比未掺杂样品的离子电导率高近2倍。     

基于金属有机电解质的双相氧化还原液流电池

本文将一组金属有机电解质应用于双相氧化还原液流电池。该电解质由铁和联吡啶衍生物配体组成络合物,带有+2或+3价离子电荷,只溶于乙腈和3-戊酮等有机溶剂,但极不溶于水。特别是铁(II)-4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶络合物的3-戊酮溶液在1.2V vs. SHE的电位下循环时表现出优异的电化学可逆性、动力学和稳定性。这是首次报道这些电解质有机溶液在氧化还原液流电池中的应用。     

室温离子液体萃取-石墨炉原子吸收光谱法测定超痕量钼

合成一种室温离子液体1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C8mim][PF6]),替代挥发性有机溶剂用于金属离子的液/液萃取。在阳离子表面活性剂CTMAB存在下,钼(Ⅵ)与新合成的试剂5-对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮(p-MOPASF)反应形成稳定的红色络合物。在显色后的溶液中,加入室温离子液体1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐后,钼络合物被迅速萃入离子液体相。然后,用4.0 mol/L NaOH溶液将钼(Ⅵ)从离子液体相反萃取至水中,此反萃液直接应用于石墨炉原子吸收光谱法测定钼。钼一次萃取率接近100%,     

LiCl-KCl-MgCl2熔盐体系中Li-Mg共沉积机理研究

Li-Mg合金作为锂电池负极材料在新能源领域中具有广阔的应用前景,熔盐电解法制备Li-Mg合金极具优势。本文采用三电极体系研究了Mg²⁺在LiCl-KCl-MgCl₂熔体中钨电极上的电化学行为及Li-Mg共沉积机理,探究了MgCl₂浓度对电解共沉积Li-Mg的影响。方波伏安法与计时电流法实验结果表明：Mg²⁺在钨电极上一步两电子还原为金属Mg,属于瞬时成核过程,不受温度的影响。计时电位法实验结果表明：随着MgCl₂浓度的增加,LiCl-KCl-MgCl₂熔体电解共沉积Li-Mg所需的阴极电流密度逐渐增大。当LiCl-KCl-MgCl₂熔体中MgCl₂浓度为5%时,实现Li-Mg共沉积的最小阴极电流密度为0.287 A/cm²。恒电流电解结果表明：当MgCl₂浓度≤5%时,Li-Mg产品中金属Mg含量随着熔体中MgCl₂浓度的增加而增大,当MgCl<...     

NaCl-KCl-Na2WO4-CuO体系电解制备钨铜复合粉体研究

文中研究采用熔盐电解以由Na₂WO₄和CuO为活性物质电解获得钨铜合金复合前驱粉体.通过循环伏安法对电解质体系及电极过程进行定性分析认为Na₂WO₄减缓体系活性物质扩散速度,CuO与Na₂WO₄的电解非同步进行.通过改变活性物质的加入方式进行对比实验,结果表明:在温度750 ℃;以一定比例KCl-NaCl混合熔盐为电解质,在起始槽电压1 V,先加入CuO电解2 h;后加入Na₂WO₄,调整槽电压至2 V电解3 h,对产物进行X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)表明,可以获得纯度达到98 %的W-Cu合金粉体.      

添加剂在离子液体电沉积金属及合金中的应用

近年来,基于离子液体电沉积制备金属和合金镀层已被广泛应用于多个研究领域,其电沉积过程可以克服传统水溶液体系电化学窗口窄、易受析氢副反应干扰等缺陷;相较于高温熔盐体系,离子液体可在温和条件下电沉积制备活泼金属及其合金.离子液体具有较高的黏度,导致离子迁移速率低,电沉积过程中易产生浓差极化,从而影响沉积产物的品质和性能.通过向离子液体电沉积体系中引入添加剂可以改变活性物种的电化学还原电位,进而影响晶粒的电化学结晶过程,显著改善沉积层的微观结构和性能.本文归纳总结了添加剂对离子液体中电沉积活泼金属、过渡金属和贵金属及其合金等方面的研究进展,系统分析了当前添加剂在离子液体电沉积金属及合金过程中的作用机理、效用和局限性,并展望了未来离子液体电沉积添加剂的重点研究方向.     

含钛废渣熔盐电脱氧法制备钛铁合金

以泡沫镍包裹含钛废渣和Fe₂O₃混合物为阴极,碳棒为阳极,在900 ℃、3.1 V、CaCl₂熔盐电解质中,采用熔盐电脱氧法制备钛铁合金,重点考查阴极成型压力对微观形貌及电解效果的影响。结果表明,烧结后阴极片孔隙率随着成型压力的增加而减小,当成型压力为2 MPa时,烧结后阴极片孔隙率为39.5%,具有良好的电化学活性,电解产物颗粒尺寸均匀、氧含量低、呈明显海绵态,产物主要为FeTi和少量Fe₂Ti;随着成型压力的增加,电解产物逐渐致密化,发生脱氧反应的三相界面降低,阴极内部的氧离子迁移受阻,导致电脱氧效果变差,产物中出现TiO。电解初期电流迅速下降,20 min后趋于平缓,150 min后出现增加的趋势。     

Fe-TiB2/Al2O3复合阴极的电解性能及元素迁移行为

以氧化铝溶胶为黏结剂、金属Fe为烧结助剂, 采用冷压-烧结制备出铝电解用Fe-TiB₂/Al₂O₃复合阴极材料, 利用20A电解试验研究其电解性能; 利用能谱仪(EDS) 对电解试验前后的复合阴极材料进行了成分物相分析, 研究电解过程中各种元素迁移行为.研究结果表明: 金属Fe作为烧结助剂在烧结过程中能有效的填充骨料之间的空隙, 使该复合阴极材料的烧结致密度显著提高; 20 A电解试验过程电压稳定, 电流效率93. 2%, 原铝中铝元素质量分数为99. 47%, 杂质元素质量分数为0. 53%.在电解试验后, 铝液能有效润湿阴极表面, 表明Fe-TiB₂/Al₂O₃复合阴极材料具有较理想的可润湿性; 从复合阴极电解后的能谱分析可知, 在电解过程中, 碱金属主要是通过液态电解质渗透进入阴极材料中, 随后又逐渐渗透进入黏结剂相中, 并在骨料之间氧化铝溶胶和金属烧结助剂均未能充分填充的空隙进行富集. K元素较Na元素对黏结相的渗透力更强; 与此同时, 阴极表面生成的Al通过复合材料的空隙进入阴极内部, 而Fe金属会利用材料内部的空隙反向扩散至铝液层中.在试验中, 阴极表面的铝液层的稳定存在是该阴极高效稳定运行的基础.      

钨酸根离子在银、金电极上的电化学行为研究

在电化学工作站中以三电极体系研究WO₄2-在金、银电极上的电化学行为. 结果表明:298 K时,在0.05 mol/L Na₂WO₄的水溶液体系,研究分析知钨酸根离子在银、金电极上的电化学还原过程不可逆,计算得出钨酸根离子在银、金电极上的转移电子数分别为3、4. 以银作阴电极,溶液中钨酸根离子发生WO₄2-+2e→WO₃2-+O和WO₃2-+e→WO₂-+O电化学反应;以金作阴电极,溶液中钨酸根离子发生WO₄2-+2e→WO₃2-+O和WO₃2-+2e→WO₂2-+O电化学反应.      

NaCl-CaCl2-CaWO4熔盐体系电导率的研究

电导率作为一个重要的物理化学参数,对熔盐电解选择最佳电解质及电解温度等具有重要指导意义,通过对熔盐电导率的研究,可以间接地了解熔盐体系的离子结构.因此,关于NaCl-CaCl₂-CaWO₄ 熔盐体系导电性质的研究,对深入研究其电解机理则凸显重要,实验采用 CVCC 法测定 NaCl-CaCl₂- CaWO₄ 熔盐体系的电导率,并通过正交试验分析,研究该体系电导率与温度和熔盐组成摩尔比的关系.结果表明:升高温度或是增大 NaCl 对 CaCl₂ 的摩尔比,均能提高体系电导率,而组分摩尔比是影响体系电导率的主要因素,当 n（NaCl）∶n（CaCl₂）为 1∶1 时,即体系最低共熔点附近出现了电导率的最低值,并随着 NaCl 或 CaCl₂ 的增加,电导率也增加.