TiO2直接电解还原过程的研究

采用SEM、EDS、XRD等方法对TiO2直接电化学还原产物进行分析,指出TiO2电极的还原是从外向内由高价到低价再到金属逐步进行的.对还原过程中电流、还原气相产物的分析结果表明:还原过程电流效率低,并且电流效率随电解时间延续而降低,阳极产物CO、CO2与阴极中间产物Ca发生副反应以及副反应产物炭黑造成电流短路是电流效率低的主要原因.提高电流效率的途径有两条:一是增大阴、阳极间距,减小副反应的发生;二是使电解池表面熔盐不断导出,或采取某一隔离措施,使副反应产生的炭黑在阴、阳极之间不造成电流短路.     

混合氧化物直接电化学还原制备TiZr合金

采用电化学还原法,温度为900℃,在CaCl2熔盐中以烧结的ZrO2与TiO2混合氧化物(Ti、Zr原子比为1:1)为阴极,石墨棒为阳极,制备出了钛锆合金,初步探讨了钛锆的合金化历程。结果表明,所得合金的化学组成与投料能够保持一致,即电化学还原法由混合氧化物直接制得组分可控的TiZr合金。推断其合金化历程可能为:部分ZrO2、TiO2先钙钛矿化为CaZrO3及CaTimOn,然后还原为金属后固溶为TiZr;其余ZrO2、TiO2先形成CaZrmTinOx,然后直接还原为TiZr。     

二氧化钛熔盐直接还原

目前钛由Kroll工艺生产，即TiO2氯化成TiCl4后由镁还原为海绵钛。50年来，尽管生产设备和工序不断改进，但由于生产热回收困难、生产效率低、成本高，其低成本生产方法的研究工作一直没停止过。以人造金红石作为原料，将TiO2直接转变成金属钛，且能连续生产的高能效还原工艺是当前的研发热点。     

TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化产氢活性研究

采用阳极氧化法在乙二醇电解液中制备了高度有序的TiO2纳米管阵列,分别通过SEM、EDX表征其形貌及元素组成,并探讨了TiO2纳米管的生长过程。结果表明,TiO2纳米管的形成过程是一个由纳米多孔膜结构向独立有序的纳米管阵列转变的过程。同时以TiO2纳米管为光阳极,采用双室光电化学池制氢体系,利用光照TiO2产生的光电压与双室电解液pH差产生的化学偏压的协同效应可达到水的分解电压,充分实现高效率、低能耗制氢的目标。无外加电压及牺牲剂条件下,TiO2纳米管的光电流密度为6.51 m A/cm2,光照1 h产氢量高达108.9μmol/cm2。     

电化学还原TiO2制备金属钛及反应过程的研究

采用熔盐电解法,在900℃熔盐CaCl2中以烧结TiO2为阴极,石墨棒为阳极制备出了金属钛.研究了不同温度下烧结阴极的形貌及其对电解反应的影响.结果表明：600℃下烧结4 h的阴极具有良好电化学反应性能;电解过程中脱氧速度不均匀;TiO2电极的还原是由外向内,由高价向低价再到金属分步进行的;电解还原过程电流效率低约为15%.阴极的孔隙大小和颗粒尺寸会影响电极的反应速度.     

冰晶石系电解质中钛的还原过程研究

本实验采用循环伏安法,对1323 K温度下冰晶石中Ti4 在石墨电极和铝阴极上的还原过程进行研究。研究发现Ti4 在石墨电极上分两步还原,两步之间的电位差约为0.5 V;而在铝阴极上是一步还原为单质钛。用Miedima模型计算了钛在铝液中的活度系数,和文献上用Guggenheim模型并结合试验数据得到的活度系数十分接近;并利用能斯特公式计算出了1323 K时钛在铝阴极上的析出电位较在石墨电极上析出时,向正方向偏移0.53 V,这可以解释为什么钛在石墨电极上是分步还原而在铝阴极上是一步还原为单质的,从而为含钛铝基合金的生产找到一些理论依据。     

光化学还原过程中纳米TiO2表面 Hg(Ⅱ)的吸附与脱附

采用石英晶体微天平现场技术研究了Hg(Ⅱ)离子在纳米TiO2表面的吸附及光化学还原过程.结果表明:Hg(Ⅱ)离子借助于纳米TiO2表面羟基发生吸附,吸附平衡常数约为3.9×105L/mol,且Hg(Ⅱ)离子的吸附量受溶液的pH值、浓度和共存阴离子的影响;在pH值为4的HgCl2溶液中,Hg(Ⅱ)离子在纳米TiO2上的饱和吸附量约为0.85 mmol/g;在UV光照射下,初始阶段TiO2表面水光解产生的质子可使吸附的Hg(Ⅱ)离子从TiO2表面脱附下来,而且Hg(Ⅱ)浓度和pH值越大,脱附现象越明显;随后Hg(Ⅱ)光还原沉积逐渐占主导地位,且光沉积速率受Hg(Ⅱ)浓度、溶液pH值和有机物加入的影响.     

TiO2电化学还原工艺中阴极制备方法研究

将TiO2粉末烧结成阴极片后直接在CaCb融盐中进行电化学还原制取钛的工艺是目前的研究热点。在粉末成型过程中用碳粉代替粘接剂，研究了成形压力、碳粉用量及水的用量对成型后阴极片孔隙率的影响；在3．1V电压下，950℃的CaCl2融盐中进行电化学还原实验，借助SEM，EDS及XRD分析了电解产物的形貌、成分及物相；分析了阴极孔隙对电解过程的影响。结果表明：加入碳粉，减小成形压力可以增大TiO2阴极的孔隙率，水的用量对阴极孔隙率影响不大；添加碳粉的TiO2阴极可以还原成海绵钛。     

纳米TiO_2/聚氨酯复合涂层的电化学阻抗研究北大核心CSCD

研究了含量分别为0%,1%,3%和5%(质量分数)的硅烷偶联剂改性前后的纳米TiO_2对涂覆在45#碳钢上的聚氨酯涂层耐蚀性能的影响。场发射电镜(FESEM)测试结果表明,未改性纳米TiO_2在涂层中以团聚体的状态存在,经过硅烷偶联剂KH-570改性后的纳米TiO_2在涂层中均匀分散,其中含量为3%的涂层结构最为致密。采用电化学阻抗(EIS)技术研究了纳米TiO_2/聚氨酯复合涂层在3.5%Na Cl溶液中浸泡不同时间的阻抗行为,实验结果表明添加硅烷偶联剂改性纳米TiO_2可明显提高聚氨酯涂层的耐蚀性,其中含3%改性纳米TiO_2的涂层在浸泡过程中,始终呈现一个时间常数特征,在浸泡至2880 h后,涂层电阻仍然为2.6×108Ω·cm2,明显高于其他组分的涂层电阻,表明该涂层具有最好的耐蚀性。     

TiO_2薄膜光催化剂性能的研究

在空气环境下,通过浸涂的方法在普通玻璃基片(50mm×2mm×2mm)上采用溶胶-凝胶法制备了TiO2薄膜。通过XRD分析了TiO2薄膜处理温度对其结晶程度的影响。结果表明,增加热处理温度可以增加结晶的程度,甚至还会导致锐钛矿型向金红石型的晶相转变。此外,TiO2薄膜光催化性能的研究显示,TiO2薄膜的层数对其光催化性能具有明显的影响。增加薄膜的层数,TiO2薄膜对甲基橙的分解速率呈现出了一个逐步增加的趋势。当薄膜的层数达到4层和5层时,甲基橙的分解速率比较接近。然而不同的是,随着Ce或La的加入量的增加,掺杂Ce或La的TiO2薄膜对甲基橙的分解速率则呈现出了一个先增加后减小的趋势。     

真空电解法制备海绵钛中阴极的制备与表征

采用TiO2粉末、聚乙烯醇和蒸馏水为主要原料制备了真空条件下直接电解TiO2制备海绵钛中的TiO2阴极.研究了TiO2阴极的制备工艺,采用X射线衍射(XRD)对TiO2电极晶体结构进行表征,采用扫描电子显微镜(SEM)对电极中TiO2颗粒形貌进行了观察,并测定了TiO2阴极的导电性能随温度的变化关系.研究结果表明,电极中TiO2由锐钛型转变为金红石型;TiO颗粒明显增大且部分连接在一起,空隙率达40%～60%;当温度在900～1300℃之间时,电极的电阻率在0.002～0.012Ω/m之间.     

RATE OF SILICOTHERMIC REDUCTION OF TiO_2 IN TiO_2 CONTAINING SLAG MELT

ＲＡＴＥＯＦＳＩＬＩＣＯＴＨＥＲＭＩＣＲＥＤＵＣＴＩＯＮＯＦＴｉＯ_２ＩＮＴｉＯ_２ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧＳＬＡＧＭＥＬＴＹａｎｇＢａｏｘｉａｎｇ；ＬｉＺａｉｍｉａｏ（ＰａｎｚｈｉｈｕａＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｐａｎｚｈｉｈｕａ６１７...     

TiO_2薄膜溶胶过程影响因素分析与表征

稳定性是表征溶胶质量的重要指标,通过溶胶的粘度可以直接表征.以钛酸四丁酯,无水乙醇,乙酰丙酮(Acac),冰乙酸为原料,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO_2薄膜,跟踪测量溶胶粘度随时间的变化规律,粘度合适且长期稳定的溶胶适合于制备高质量的薄膜.讨论溶胶各组分的配比与溶胶稳定性的关系.结果表明,影响胶化时间和溶胶粘度的主要因素为去离子水、乙酰丙酮、冰乙酸和乙醇的用量;制备粘度合适且长期稳定的溶胶最佳配比(摩尔比)为钛酸四丁酯:无水乙醇:水:乙酰丙酮:冰乙酸=1:30:3:1.5:1.5.利用SEM、UV-vis、XRD等对薄膜样品的结构、形貌与性能进行表征.     

INFLUENCE OF MnO ON REDUCTION OF TiO_2 IN BLAST FURNACE TYPE SLAG

A study was carried out on the formation of Ti(C,N) during smelting vanadium-bearingtitanomagnetite in blast furnace and the influence of MnO content on reduction of TiO_2 inthe slag containing high titania. The reduction of TiO_2 is restricted by MnOpredominantly atthe slag-metal interface and no more at the slag-coke one. The formation of Ti(C,N) is remarkablyrestricted by MnO in the slag when the MnO content is about 4% and the basicityfrom 0.6 to 1.2 in the slag. MnO may also retards the reduction of SiO_2 and accelerates thedesulphidation under certain condition.     

Sn~(2+)掺杂TiO_2凝胶相变过程

采用溶胶-凝胶法制备了Sn~(2+)掺杂TiO_2纳米粉体,利用TG-DTA和XRD分析对凝胶的相变过程进行了表征.研究结果表明,Sn~(2+)掺杂显著抑制了锐钛矿和金红石晶粒的长大,使凝胶-锐钛矿转变和锐钛矿-金红石转变的温度呈现先增加后降低的变化趋势.随着Sn~(2+)掺杂量的增加,对锐钛矿向金红石转变的影响呈现了先促进后抑制的作用,且在20ST试样之后的各个温度都发现了SnO_2的存在.锡离子的价态变化对相变特征起到非常重要的作用.     

高炉型含钛炉渣中MnO对TiO_2还原的影响SCIEI

研究了高炉冶炼钒钛磁铁矿时Ti(C,N)的生成规律以及高钛渣中MnO对TiO_2的影响。结果表明,高钛渣中MnO对抑制TiO_2还原在渣-焦处作用不大,而主要在渣-铁处,渣中含MnO4％左右,碱度0.6—1.2能显著抑制Ti(C,N)的生成,(MnO)在一定条件下还能显著抑制(SiO_2)的还原,加速脱硫反应。     

氧化钛纳米薄膜对玻璃表面的强化机制研究

采用溶胶-凝胶工艺在玻璃基体表面制备的掺铈和未掺铈的纳米TiO_2薄膜,对玻璃基体具有强化作用.涂覆未掺铈TiO_2薄膜的玻璃与涂膜前相比较,其抗弯强度和断裂韧性分别增加了7%和24%,涂覆掺铈薄膜后玻璃的力学性能增加的更为显著.借助原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)分析,探讨了薄膜对玻璃基体表面强化的作用机制.研究表明,涂覆在玻璃表面均匀致密的纳米结构TiO_2薄膜,通过高温烧结,原子间发生相互扩散,牢固地粘附于玻璃表面,使玻璃表面的微裂纹、断键等得以修复,从而提高了玻璃的力学性能.     

Sol-Gel法制备纳米二氧化钛凝胶的工艺优化

以钛酸丁酯为前驱物、无水乙醇为溶剂 ,在不同反应条件下研究了Sol Gel法制备纳米二氧化钛光催化剂的胶凝过程。得到了制备稳定溶胶的最佳工艺条件 :前驱物水解是在混合水溶液中进行 ,其混合液由无水乙醇、水和 pH调节剂 (HCl或NH3·H2 O)组成 ,并采用滴加式加入 ;钛醇盐与水的摩尔比取 2～ 3;乙醇与钛醇盐摩尔比m取 5～ 8;pH值取 1～ 2 ;水解温度为 2 0～ 40℃。     

Effect of electrolysis voltage on electrochemical reduction of titanium oxide to titanium in molten calcium chloride

The electrochemical reduction of solid TiO2 directly to solid metal is a ptomising alternative to the current Kroll process. The present work is aimed at studying the effect of electrolysis voltage on the rate of electrochemical reduction. The products of electrochemical reduction of TiO2 and Ti2O were examined using the scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) techniques. The results show that Ti2O was reduced to low valent titanium oxide at 1.5 -1.7 V, which was the result of ionization of oxygen. TiO2 and Ti2O were reduced to titanium metal at 2.1-3.1 V, which was the co-action of ionization of oxygen and calciothermic reduction. The oxygen content decreased rapidly with voltage increasing from 2.1 to 2.6 V, while it changed little from 2.6 to 3.1 V. The optimized cell voltage was 2.6-3.1 V.