低共熔溶剂中直接电解还原V2O5制备VO2的研究

利用氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂(ChCl-EG DES)无毒、价廉、性质稳定且合成工艺简单的特性,以其为电解质,模压成型的多孔五氧化二钒(V₂O₅)块体为阴极,石墨片为阳极,在搅拌速率300 r·min^-1,温度80℃,槽电压2.8 V条件下直接电解还原V₂O₅块体制得二氧化钒(VO₂)。采用循环伏安曲线测试方法探讨了直接还原V₂O₅的电化学行为,通过X射线衍射(XRD)与扫描电镜(SEM)检测分别研究了槽电压对产物物相和形貌的影响规律,并探讨了V₂O₅直接电解还原的过程。循环伏安分析结果表明,80℃下在ChCl-EG DES中填入铂微孔电极的V₂O₅粉末能够被还原为VO₂;在2.4～2.8 V范围内,随着槽电压的不断升高,阴极反应速率明显加快,V₂O₅块体被逐...     

机械活化对Nb2O5微波碳热还原的影响

利用高能球磨机和微波烧结炉研究机械活化对Nb₂O₅微波碳热还原的影响,对不同球磨时间、不同加热温度下Nb₂O₅的还原情况进行分析。使用电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和失重率等手段研究了Nb₂O₅的还原情况和微观组织形貌。结果表明,在相同的烧结温度下,Nb₂O₅的失重率随球磨时间的延长而增加;在球磨20 h,1200℃微波烧结时,可将大部分Nb₂O₅还原成NbC,并在球磨30 h,1400℃微波烧结时,成功制得金属铌。机械活化可以加快Nb₂O₅微波碳热还原的进程,降低反应温度。     

还原工艺对V2O3产品中TV的影响研究

对采用工业煤气还原多钒酸铵（APV）制取V₂O₃工艺及相关参数进行了研究,得到了合格的V₂O₃产品。试验表明:APV在还原温度700～750℃、保温时间10～15min的条件下能够得到TV≥63%的V₂O₃产品,还原温度>750℃、还原时间15min条件下,能够得到TV>65%的V₂O₃产品。通过对温度和时间的控制,可以得到较高品位的V₂O₃产品（TV>66%）。在实际生产中,可以通过对还原温度、还原时间的控制,得到不同TV含量的V₂O₃产品,以满足钒铁冶炼和氮化钒生产对V₂O₃产品中TV的不同要求。     

原料粉末对制备碳化钒的影响

为工业化生产提供实验室研究基础,本文以V2O5和纳米碳黑为原料,利用碳热还原法,在常压下碳管炉中得到了V8C7粉末。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM),分析了原料对反应进程的影响。结果表明:采用普通球磨干混的方式时,比表面积(BET)为112m2/g的碳黑可以加速反应进程,过低或过高都不利于反应的进行;细粒径的V2O5原始粉末可明显加快反应进程,最终得到大小均匀,粒度1μm以下的球形碳化钒粉末。反应机理研究表明,固-固反应的速率与反应组元的颗粒大小和混合均匀程度,以及不同反应组元之间的接触面积有很大关系。     

V2O5/石墨烯纳米复合材料的合成及储钠性能研究

五氧化二钒(V₂O₅)因其具有层状结构、高容量、低成本、资源丰富、高的Na⁺离子电导率、Na⁺嵌入/脱嵌时体积变化小、中等电位平台等优点而受到广泛关注。以V₂O₅和草酸为原料,采用水热法成功制备了V₂O₅/石墨烯纳米复合材料(V₂O₅/rGO)。结果表明：石墨烯与V₂O₅纳米线相互紧密交织,形成连续的V₂O₅-石墨烯网络结构;V₂O₅-石墨烯网络结构提供了快速的电子转移速度,扩展了电极材料与电解液的有效接触面积,提高了材料的导电性,缓冲了钠离子嵌入引起的体积变化,从而使V₂O₅/rGO纳米复合材料的储钠性能得到有效地改善(100 mA/g时,100次循环后,放电比容量为154 mAh/g)。     

烧结烟气中Zn对V2O5?WO3/TiO2催化剂脱除NOx和二噁英性能的影响

V2O5-WO3/TiO2(VWTi)催化剂可以同时脱除铁矿烧结烟气中的NOx和二噁英,但复杂的烟气成分会导致催化剂失活.本文采用浸渍法对VWTi催化剂进行ZnCl2、ZnO和ZnSO4中毒实验.模拟烧结烟气条件,研究了在VWTi催化剂表面负载不同形态Zn对其同时脱除NOx和二噁英(以氯苯作为模拟物)性能的影响,分析了中毒前后催化剂表面活性物质的理化性质,并对中毒催化剂开展了再生实验.结果表明:不同Zn物种对VWTi催化剂同时脱除NOx和氯苯(CB)均具有失活作用.Zn物种会引起催化剂表面颗粒轻微团聚,表面酸性位点数量减少,表面V的还原性减弱,表面化学吸附氧比例,以及V5+和V4+的物质的量比值降低.再生实验结果表明:酸洗可以在一定程度上恢复中毒催化剂的催化活性,但水洗不能恢复中毒催化剂的活性.研究发现Zn盐中毒作用机理为:Zn2+与催化剂表面酸性位点V=O和V-OH反应形成V-O-Zn,对NH3与CB的吸附产生不利影响,造成催化剂中毒失活,ZnSO4中的SO2-4可以为NH3和CB的吸附转化提供新的酸性位点,减轻中毒效果,ZnCl2中的Cl-会在反应后产生副产物HCl,造成催化剂表面更多活性位点中毒,加深中毒效果.     

Ta2O5及Nb2O5氟含量的控制研究

以钽液和铌液为原料,经过氨气中和沉淀-洗涤-烘干-煅烧等工序制得Ta2O5、Nb2O5粉末,研究了洗水量、煅烧时间对产品氟含量的影响规律。结果表明,钽、铌氧化物与氢氟酸气氛接触一段时间后氟含量增加,由此可将Ta2O5、Nb2O5中的氟含量控制在0.07%～0.12%,满足国外光纤领域对钽铌氧化物的应用要求。     

锌离子电池正极材料V2O5的储能机理和容量衰减原因

水系锌离子电池凭借低成本和环境友好的特点具有极大的发展和应用前景. 具有高比表面、分层、或快速离子导体结构的钒基材料是锌离子电池最具有前景的正极材料之一. 如何改善钒基材料的长循环性能是亟待解决的问题之一. 本文采用溶胶凝胶法并冷冻干燥成功制备了V₂O₅·1.6H₂O干凝胶,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对其物相和形貌进行了表征,发现制备的材料为V₂O₅·1.6H₂O,结晶相良好,且成片状纤维大孔结构. 电化学测试表明,在0.1 A·g^–1电流密度下,首次放电比容量为388.4 mA·h·g^–1,循环1000次后容量仍保持为129.7 mA·h·g^–1,具有良好的长循环稳定性. 在0.1、0.2、0.5、1、2和3 A·g^-1电流密度下,纤维状V₂O₅干凝胶表现出良好的倍率性能,放电比容量分别为388.4、338.5、282.9、239.1、194.4和165.9 mA·h·g^–1,远高于商业化V₂O₅ (279.5、251.0、205.5、174.5、144.6和125.1 mA·h·g^–1). 良好的电化学性能主要归功于结合水的支撑作用增大了层间距,在循环过程中材料具有良好的结构稳定性,避免了放电容量衰减;同时纤维片状结构缩短了锌离子的迁移路径. 对充放电机理研究发现,在锌离子的嵌入脱出过程中伴随有碱式硫酸锌的生成与消失,且该过程可逆.

     

还原碳化法制备超细碳化铬粉末

以纳米Cr_2O_3和乙炔黑为原料,经高温还原碳化制备超细Cr_3C_2粉末,研究反应温度、反应时间以及配碳量对Cr_3C_2粉末的粒度与游离碳含量的影响。通过热力学计算,只有当温度高于1 350 K时还原碳化反应才有可能进行,采用纳米Cr_2O_3可显著降低反应温度,在1 573 K下焙烧6 h碳化率即达到98.20%;Cr_3C_2粉末的游离碳含量随配碳量增加而显著提高,配碳量(质量分数)为理论配碳量的1.05倍时制得游离碳含量为0.23%、氧含量为0.91%(均为质量分数)、平均粒度为1μm的Cr_3C_2粉末,该粉末达到硬质合金及热喷涂应用的要求。     

磷钨钒杂多酸分光光度法测定钛精矿中五氧化二钒

采用先将试样与2 g过氧化钠充分混匀,再用2 g过氧化钠将试样全部覆盖的方法碱熔样品,建立了磷钨钒杂多酸分光光度法测定钛精矿中五氧化二钒的方法。讨论了测定波长和最佳的显色条件。结果表明:于波长420 nm处,五氧化二钒的量和其吸光度呈良好的线性关系。干扰试验表明:样品中共存元素除高价锰外都对测定无干扰;高价锰的干扰可通过滴加乙醇使之褪色的方法消除。方法检出限和测定下限分别为0.003 2%和0.010 7%。方法应用于钛精矿标准样品和实际样品分析,结果与认定值或国标方法(钽试剂-三氯甲烷萃取分光光度法)测定值吻合,相对标准偏差(RSD,n=8)小于1%。     

一步法制备碳氮化钒的工艺优化试验

围绕开发连续、高效、低成本的一步法合成碳氮化钒的技术,在总结氮化钒生产工艺过程研究的基础上,以V₂O₅为原料,焦炭为还原剂,经过破碎、混料和压制成块、烘干后进行还原氮化过程,在高纯氮气气氛下探索了高温碳热还原一步法制备碳氮化钒的最佳生产工艺条件。通过对V₂O₅的还原过程进行热力学分析计算并利用FactSage热力学软件对其进行理论研究,采用XRD、SEM等测试方法对反应温度、反应时间、氮气流量、制样压力等影响因素进行单因素试验分析,结果表明,碳化钒的氮化反应是逐级进行的,碳氮化钒的反应过程为V₂O₅→V₂O₄→V₂O₃→VC→VCN。试验中产生的CO会改变炉内气体分压,会对碳化温度和氮化温度产生影响,因此反应过程中应严格控制体系的CO和N₂分压;反应时间和氮气流量对反应产物的钒、氮、碳含量产生不同的影响,钒含量和氮含量随着反应时间的增加和氮气流量的...     

增敏苯基荧光酮光度法直接测定五氧化二钒中微量铝

不需要预先分离基体,采用苯基荧光酮光度法直接测定了五氧化二钒中微量铝。考察了测定条件、表面活性剂的增敏作用、铁和基体钒对铝测定的干扰及干扰的消除方法。结果表明:以非离子表面活性剂吐温-80作为增敏剂显色反应的增敏效果最好,采用酒石酸钠可以消除五氧化二钒中铁离子对铝的干扰。由于钒在显色体系中随着浓度的变化吸光度呈现出线性变化规律,所以对于钒基体的干扰,提出了用平面模拟方程进行校正。校正后铝的计算值与理论值吻合较好,相对偏差在±2%以内,表明了方法是可行的。方法用于实际样品分析,铝的测定值与国家标准方法的测定值一致。方法所涉原理及计算都比较简单, 这不仅适用于实验室,也同样适用于工业流程分析。     

溶液制样-偏振能量色散X射线荧光光谱法分析石煤钒矿中五氧化二钒

以硝酸、次氯酸溶解样品,溶液制样法,采用偏振能量色散X射线荧光光谱法(EDXRF)对石煤钒中五氧化二钒含量进行了定量分析。采用盐酸溶解高纯五氧化二钒配制校准溶液并绘制校准曲线,线性相关系数为0.999 7,方法检出限为1.99 mg/L。试样中其他元素Si、Ca、Fe、Al、Mg对钒的测定无显著影响;XRF能谱图考察发现：Si、Ca、Fe、Al、Mg的Kα线与V的Kα线均无重叠,并且这些元素的Kβ线及次级线对V的Kα线也无重叠。精密度试验表明,10次测量结果的相对标准偏差为1.5%。方法用于石煤钒矿中钒元素的分析,与滴定法测定结果一致性较好。     

新型直接碳化法制备超细WC粉及其烧结体的结构与性能

本文对直接碳化法制备超细WC粉进行了研究,以三氧化钨和炭黑为原料,制备方法为:首先湿磨包含炭黑与三氧化钨的混合物,其中碳源数量大于热力学反应温度下制备WC所需的化学计量;湿磨好的浆料经干燥后,在非还原气氛N2中,于1000～1100℃直接碳化得到包含完全渗碳的碳化钨和过量碳的中间产物;之后调节其碳含量至(6.13 ±0.05)%.对最终所得碳化钨粉进行粒度及碳、氧含量分析,并以其为原料,按YG6配钴,添加晶粒长大抑制剂,用真空烧结法制备出了显微结构均匀、矫顽磁力≥39.2kA/m、平均晶粒度为0.4μm左右的超细硬质合金.     

微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定五氧化二钒中痕量硼和铋

采用高压密闭微波加热方式,以硝酸和盐酸混合酸(V_HNO3:V_HCL=1:2)消解样品,建立了微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定五氧化二钒中质量分数为0.003%～0.100%的硼和铋的分析方法。实验表明:钒基体对硼、铋不产生光谱重叠干扰,但是,高浓度钒的基体效应降低了硼、铋谱线的检测信号强度;钒基体的连续背景叠加导致了硼、铋谱线的背景基线信号强度增强;硼、铋的部分灵敏谱线受到铬、铁等共存杂质元素的谱线重叠干扰。方法采取钒基体匹配和同步背景校正相结合的措施消除了基体效应的影响,通过采用灵敏度高且未受共存组分影响的谱线作为分析谱线和选择合适的检测积分与背景校正区域,提高了痕量硼、铋的检测性能。硼和铋的测定下限分别为0.001 1%和0.002 3%(二者均为质量分数),背景等效浓度分别为0.000 4%和0.001 8%(二者均为质量分数)。样品分析结果的相对标准偏差(RSD,n=8)小于8.0%,加标回收率在93%～110%之间,实际样品测定结果与电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)一致。     

电石渣为钙源的硅热法炼镁煅烧过程

电石渣是化工行业用乙炔法生产乙炔气或聚氯乙烯树脂的工业废渣,其主要成分为Ca(OH)2,是高碱性物质,属于较难处理的工业废弃物.现有处理电石渣的工艺都存在不足之处,因此电石渣的综合利用是近年来研究的重点与热点问题.本文提出以电石渣为钙源的硅热法炼镁工艺,可综合利用电石渣,将其与菱镁石、萤石和硅铁制成预制球团,用于真空热...     

基于转底炉直接还原工艺的钒钛磁铁矿综合利用试验研究

通过大量试验研究,提出了＂钒钛磁铁矿转底炉直接还原—电炉深还原—含钒铁水提钒—含钛炉渣提钛＂工艺流程。铁、钒、钛元素回收率分别达到90.77%、43.82%和72.65%。通过试验室和工业试验研究,解决了钒钛磁铁矿直接还原金属化率低、电炉深还原钒还原率低、高硅铁水提钒、高镁铝含钛炉渣提钛等技术难题,获得了直接还原金属化率大于90%,电炉深还原钒还原率大于80%,钒渣提钒钒回收率大于65%,钛渣提钛钛回收率大于75%的良好效果,分别获得了符合电炉炼钢要求的低碳生铁、符合YB/T5304-2006要求的片状V2O5和达到PTA121质量要求的钛白产品。