熔盐电解精炼铪的研究

研究了NaCl-KCl-K2HfF6体系下,以海绵铪和还原铪粉作可溶性阳极,不锈钢为阴极,熔盐电解精炼铪的工艺条件。采用X射线衍射物相分析(XRD)对不同方法制备的铪氟酸钾进行了分析,采用示差扫描量热法(DSC)测量了NaCl-KCl-K2HfF6熔盐体系的熔点,采用扫描电镜(SEM)对该熔盐体系下电解精炼得到的铪粉进行了观察,并采用激光衍射散射式粒度分布测定仪测定了铪粉的粒度分布。结果表明氟硅酸钾烧结法制备的铪氟酸钾纯度高,无有害杂质。最佳工艺条件为:熔盐组成为K2HfF620%(质量分数),NaCl∶KCl为1∶1(摩尔比);电解温度750℃;阳极料为海绵铪和还原铪粉时,电流密度分别为1.2和0.5 A·cm-2。在此条件下得到的铪粉精炼效果良好,产品主要杂质总含量降低至0.07%以下。阴极电流密度较低时,电解得到的铪粉形貌是粗大的块状颗粒,粒度分布在80～150μm之间。增大电流密度,铪粉粒度减小,并出现类似树枝状形貌。进一步增大电流,出现细小的不规则颗粒,粒度分布在40～90μm。增加电解时间可以提高杂质元素与铪之间的分离效果。     

熔盐中钙热还原钒酸钙制备金属钒粉

在摩尔百分比组成为NaCl-52%CaCl_2的熔盐中用钙热还原法直接还原钒酸钙制备钒粉。采用XRD、FESEM、EDS和ICP对产品粉末的物相组成、形貌和元素成分进行测试分析。结果表明,在摩尔百分比组成为NaCl-52%CaCl_2的熔盐介质中,可以还原获得纳米球形单质金属钒粉末,粉末粒径100～250nm。     

金属钛的制备原理及进展

金属钛具有优良的物理化学性质,在民用、军事等领域有着广泛的应用。本文总结了目前直接制备金属钛的几种方法,包括Kroll法、Hunter法、PRP法、OS法、FCC剑桥法、USTB法、固体透氧膜法以及EMR法。本文详细阐述了各方法的原理及研究进展,分析了各个方法的优缺点。     

钙热还原氧化铪制备铪粉的研究

在CaCl2熔盐体系中,以金属钙为还原剂,在不同的温度下进行还原制备铪粉,再经酸洗、水洗、烘干后,铪粉的产率可达92％以上.通过热力学研究确定实验的最佳温度,分析了不同温度下铪粉粒度、形貌及成分的变化,研究了钙热还原氧化铪的反应过程.结果表明:反应的适宜温度为1 000℃左右,制备的铪粉中主要物相为Hf,同时有少量的Z...     

钠热还原法制备铌铝金属间化合物粉末

以Nb2O5和NaAlO2的混合粉末为原料,NaCl和CaCl2为稀释剂,金属钠为还原剂,采用熔盐中金属钠热还原法制备铌铝金属间化合物粉末。研究原料中氧与熔盐中CaCl2的物质的量比、原料粉末中铌与铝的物质的量以及预熔时间对铌铝金属间化合物粉末物相结构、形貌及粒度的影响。结果发现,在NaCl-52%CaCl2体系(摩尔分数,下同)中,预熔时间约为6.0 h,在680℃条件下还原Nb2O5-85.7%NaAlO2(摩尔分数,下同)混合粉末的产物为NbAl3纳米粉末;在750℃条件下还原Nab2O5-40.0%NaAlO2混合粉末获得Nb3Al纳米粉末。NbAl3粉末和Nb3Al粉末的粒径分别在50~260 nm和30~180 nm范围内。随着原料在熔盐体系中预熔时间延长,铌铝金属间化合物粉末的纯度提高。     

硅热还原-碱浸法制备Ti2O3

在常压条件下,以锐钛型钛白粉为原料,金属硅粉为还原剂,采用硅热还原-碱浸法制备Ti₂O₃。使用X射线衍射(XRD)研究了不同还原温度、还原时间和硅钛比条件下还原产物的物相组成变化规律。硅热还原结果表明,更高的还原温度、更长的原时间或是更大的硅钛比均有利于TiO₂还原为Ti₂O₃,但同时TiN和SiTi₂的物相峰强也显著增强;当还原温度超过金属硅熔点时,还原反应由固固反应转变为液固反应,有利于Ti₂O₃的生成;较适宜的还原条件为还原温度1450℃、硅钛质量比为4∶10、还原时间为20 min。扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)证实还原样品由Si,O和Ti 3种元素组成,样品颗粒尺寸从几微米到几十微米不等,且颗粒表面粗糙不平。碱浸样品的SEM,XRD和XPS分析表明,碱浸过程能有效地去除还原样品中的Si,SiTi₂和部分SiO₂,但是有少量片层状结晶物Na     

溶胶凝胶、碳热/硼热还原法制备ZrB2-SiC-LaB6超细复相粉体

以氧氯化锆(ZrOCl₂·8H₂O)、硼酸(H₃BO₃)、水合氯化镧(LaCl₃·7H₂O)、正规酸乙酯(TESO)和葡萄糖(C₆H₁₂O₆)为主要原料,以聚乙二醇(PEG)为分散剂,采用溶胶凝胶法和碳热/硼热还原工艺制备ZrB₂-SiC-LaB₆超细复相粉体。利用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱和差示扫描量热分析等对ZrB₂-SiC-LaB₆粉体进行表征,研究烧结温度、原料配比对复相粉体合成过程的影响。结果表明,当原料中n(Zr)∶n(B)∶n(Si)∶n(La)∶n(C)=1∶3∶0.7∶0.16∶8时,在氩气气氛中1 500℃保温2 h,可合成高纯ZrB₂-SiC-LaB₆超细复相粉体。颗粒平均粒径为300 nm,其中ZrB₂相为六方晶...     

熔盐钠热还原NbCl5制备金属铌粉

在熔盐中用钠热还原法直接还原NbCl5制备铌粉。采用XRD、FESEM和EDS对产品粉末的结构、形貌和成分进行检测。结果表明,在摩尔百分比组成为LiCl-10.0%NaCl-36.0%KCl、LiCl-44.2%KCl-5.3%CaCl2和LiCl-11.6%KCl-36.1%CaCl2的熔盐中均可获得纯纳米铌粉,经熔盐原位750℃热处理可以降低产品氧含量。     

钙热还原制备Sm2Co17合金及磁性能研究

钙作为还原剂无法直接还原SmF₃制备金属钐。本文以无水SmF₃为原料,对钴诱导SmF₃钙热还原制备Sm₂Co₁₇合金进行了热力学计算与实验研究。通过电感耦合等离子体光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪和X射线光电子能谱仪等测试方法对合金产物的化学组成、结构、形貌、元素分布和化学价态等进行了分析与表征。结果表明：钴诱导SmF₃钙热还原制备Sm₂Co₁₇合金在热力学上是可行的,还原产物为Sm₂Co₁₇合金与CaF₂。当SmF₃与Ca用量分别为摩尔比1.1与1.2,保温时间30 s时,获得合金产物中钐质量分数为22.98%,与Sm₂Co₁₇合金的理论成分几乎相同。铸态合金产物主要由Th₂Zn₁₇结构的2∶17相及CaCu₅     

碳热还原法CaB6粉体的制备

采用廉价的工业废料硼酸钙(其主要成分为CaO和B2O3,其质量分数共计约75%,下文均简称为硼酸钙)为原料,原料中不足的硼源由B4C或硼酐取代,通过碳热还原法低成本合成CaB6粉体.实验结果表明以B4C为反应物所制备得到的CaB6粉体的转化率高于以硼酐为反应物的试样.以硼酸钙,B4C和碳为原料的CaB6粉体合成的最佳烧结工艺为1923 K保温30 min.     

钙热还原法制备LaB6纳米粉体及其表征

首次采用钙热还原法成功制备了LaB₆纳米粉体,通过X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(FE-SEM)研究了反应温度对粉体产物物相结构、形貌和粒度的影响,并采用紫外/可见/近红外分光光度计(UV-VIS-NIR)对纳米粉体光吸收性能进行表征。结果表明：在反应温度800℃下制备的LaB₆纳米粉体为简单立方单相结构,结晶性良好,颗粒呈类球形形貌,平均晶粒尺寸为(35±6)nm。随着反应温度的升高,粉体颗粒尺寸增大,向立方形貌转变。吸收光谱表明800℃下所制备LaB₆纳米粉体在紫外区和近红外区有很强的吸收特性,最大透射光波长为595 nm,与LaB ₆的第一性原理计算结果较一致。     

碳热还原法制备LiFePO4/C锂电池正极材料的研究

以Fe2O3为铁源,NH4H2PO4为磷源,Li2CO3为锂源,蔗糖为碳添加剂,应用碳热还原一步烧结法制备了LiFePO4/C复合粉体材料,系统的研究了烧结温度、烧结时间和锂铁比对样品电化学性能的影响。研究结果表明,对电化学性能影响因素最大的是烧结温度、其次是锂铁比,最后是烧结时间。当烧结温度为700℃、锂铁比为1.00、烧结时间为12 h时样品所得的电化学性能最佳,它在0.1C,0.5C和1.0C倍率下的首次放电比容量分别为130.1,118.2和105.6 mAh.g-1,经20次循环后,不同倍率下样品的容量的保持率分别为99.8%,98.9%和97.5%。     

铝液还原熔盐中ZrO2制备纯铝锆母合金

研究了铝液还原熔盐中ZrO₂制备铝锆母合金的新方法,考察了还原时间对合金中锆浓度的影响.结果表明,铝液还原熔盐中ZrO₂法制备出的铝锆母合金不含有氧化锆和氧化铝夹杂,可制备出更纯净的铝锆母合金.扫描电镜和电子能谱分析结果表明,合金中的Zr主要以Al₃Zr晶须形式存在.铝锆母合金中锆浓度随还原时间的延长而明显增加,当还原4 h后合金中锆质量百分含量为1.5 %,基本达到上限值.      

SO2还原SeO2制备Se的工艺及动力学研究

考察了反应温度、硫酸浓度、SO₂流速及反应时间对SO₂还原SeO₂制备Se过程的影响,并对该过程进行动力学研究,得到了最佳工艺条件及动力学限制性控制环节。结果表明：在反应温度40℃、硫酸浓度1 mol/L、SO₂流速60 mL/min、反应时间30 min的条件下,Se还原率达到99.73%,制备出纯度99.85%的Se;控制条件能得到不同形态Se,低温下得到无定形红硒,高温下得到结晶良好的黑硒;SO₂还原SeO₂制备Se的过程符合Avrami模型,表观活化能为1.98 kJ/mol,受扩散控制,动力学方程为-ln(1-X)=0.178×e^-238/Tt^1.276。     

Na3AlF6-Al2O3熔盐中铝溶解度的测定

研究了铝在Na3AlF6-Al2O3熔盐中溶解度的测定方法。采用氟化钠与试样在高温下熔融,熔融物溶解水后加入硼酸-氢氧化钠溶液,过滤沉淀将氧化 铝除去,取其中一部分溶液在pH5.5～6.0 的条件下,加入过量的EDTA标准溶液,加热煮沸使之与铝完全络合,以二甲酚橙作指示剂,用锌标准溶液 滴定过量的EDTA ,从而得到Na3AlF6-Al2O3熔盐中铝离子的含量,再采用氟离子选择电极测定另一部分溶液中氟含量,计算得到冰晶石中铝离子含量 ,采用减氟法得到铝在Na3AlF6-Al2O33体系中溶解量。这个值是用来表征铝在电解质熔体中的溶解损失能力的大小,对生产工艺很重要。     

溶胶-凝胶法制备核级ZrB2粉体

针对核级ZrB₂-IFBA可燃毒物燃料的特点,以硼酸、硝酸氧锆作为B、Zr源,葡萄糖为C源,通过溶胶-凝胶技术和热碳还原工艺制备出核级ZrB₂超微粉体。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、化学滴定仪等分析了样品的相组成、微观形貌和元素质量分数。结果表明,当Zr:B:C=1:2.2:6.5（摩尔比）时,在1300℃保温2 h后可获得平均粒径为0.41 μm的超微ZrB₂粉体,整个过程B损失率最低为10.6%（质量分数）,与现有工业化ZrB₂粉末制备工艺相比,B损失率显著降低。     

高纯金属铕的制备工艺研究

研究了镧热还原法制备高纯金属铕的热力学和动力学,确定了制备工艺参数,并探讨了影响金属纯度的因素和应用存储的方法。结果表明,以5N高纯氧化铕为原料,自制金属镧为还原剂,在高真空(0.001Pa)钽片炉内1 100℃还原、蒸馏得到了纯度为99.983%的高纯金属铕。     

柠檬酸溶胶法制备Bi2WO6粉体及其表征

利用钨酸铵、硝酸铋、柠檬酸和硝酸为原料,柠檬酸溶胶法制备了Bi₂WO₆粉体.热重-差热（TG-DTA）和红外光谱（FT-IR）分析Bi₂WO₆前驱体的热分解过程,X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FE-SEM）对Bi₂WO₆粉体结构、形貌进行表征.结果表明,Bi₂WO₆前驱体热分解分为4个阶段,其中Bi₂WO₆粉体开始形成发生在367 ℃. Bi₂WO₆前驱体在400~700 ℃煅烧5 h获得了单一的Bi₂WO₆粉体,当温度低于600 ℃时,产物为球形颗粒,晶粒尺寸随温度升高变化不大,当温度达到700 ℃时,晶粒迅速长大,最终发展成为规则的正交晶系.这表明晶体生长过程发生了由扩散机制向界面反应控制机制的转变,因此通过调整煅烧反应温度和保温时间可以控制产物的尺寸和形貌.      

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。