采用乙醇钽制备IrO2+Ta2O5钛基阳极和失效研究

热分解法制备Ti/(IrO₂+Ta₂O₅)涂层,利用SEM、EDS对钛阳极基表面进行表面形貌,截面扫描和界面元素分布分析,用循环伏安电解和强化寿命研究涂层的稳定性。结果表明,热分解法制备Ti/(IrO₂+Ta₂O₅)涂层在涂层的形貌、稳定性、寿命上显示出很好的强化寿命。     

贵金属氧化物电极电解处理有机废水

对经热分解法制备所得Ti基IrO₂-Ta₂O₅涂层电极及掺杂Sn,Pb的三元氧化物电极电解处理染料厂废水及模拟有机废水进行了研究.COD测试结果表明,使用IrO₂-Ta₂O₅/Ti电极可以电解去除废水中的有机物.随电解时间增加废水COD值降低,高COD值时电解效率高,COD值很低的有机废水中加入NaCl对电解去除有机物有很好的促进效果.电极掺杂第三元素Sn,Pb可以促进电解去除废水中的有机物,与IrO₂-Ta₂O₅/Ti相比,PbO₂/IrO₂-Ta₂O₅/Ti电极电解废水的COD去除率提高了11.2%.     

钛基二氧化铱涂层电极的节能分析

随着社会的快速发展,能源问题日益严峻。简述了钛基二氧化铱涂层电极的特征和进展,并对冶金工业和化学工业中金属锌（铜）电积过程的电能节约进行了深入的理论分析和量化计算。结果表明,Ti/IrO2- SnO2电极、Ti/结晶IrO2- Ta2O5电极、Ti/IrO2- RuO2电极、Ti/非晶IrO2- Ta2O5电极等新型二氧化铱涂层电极比Pb- Ag电极、Pb- Sb电极等传统铅基合金电极节电10%以上。另外,展望了钛基二氧化铱涂层电极的应用前景。     

Pr2O3/RuO2和Gd2O3/RuO2对甲醇的选择性电催化氧化性能研究

由于电解水阳极析氧反应(Oxygen Evolution Reaction, OER)过电位较高,增加了电解水制氢的整体能耗。故本实验采用热力学上有利的甲醇氧化反应(Methanol Oxidation Reaction, MOR)替代OER,尝试缓解OER对酸性电解水制氢的能耗制约。通过热解法制备了Pr₂O₃/RuO₂和Gd₂O₃/RuO₂催化剂,不仅能催化甲醇生成增值的甲酸(HCOOH),而且可以使MOR过程与析氢反应耦合,生成高纯的H₂。电化学分析测试表明,在含CH₃OH(2.5 mol·L^-1)的H₂SO₄(0.5 mol·L^-1)电解质溶液中,电流密度达到10 mA·cm^-2时,Pr₂O₃/RuO₂和Gd₂O...     

热处理条件对IrO2-pH电极性能的影响

在700℃炉冷、870℃空冷和炉冷三种热处理条件下,制备了氧化铱pH微电极,并对比了微电极的线性范围及响应时间.结果表明:热处理条件对Ir氧化物膜的均匀性有很大影响,进而影响其开路电位的稳定性及响应速度.700℃炉冷和870℃空冷制得的电极氧化膜表面粗糙,孔隙率不均匀并伴随有裂纹;而870℃炉冷条件下制得的电极具有表面氧化膜均匀、响应时间短以及线性好等优点.铱氧化物的形成机理是Ir丝被空气中的O₂氧化,而高温Li₂CO₃起到一种溶剂的作用.铱氧化物电极的H⁺响应是由于电极表面水合氧化铱与溶液中H⁺发生化学反应,反应为Ir⁴⁺与Ir³⁺之间的转变.     

掺杂元素对锰混合氧化物阳极析氧抑氯性能的影响

对具有析氧抑氯选择电催化性能的海水电解制氢用绿色环保阳极材料进行了研究.采用阳极电沉积法在Ti/IrO₂基体上获得γ-MnO₂氧化物涂层钛电极,在镀液中掺杂其他元素进行阳极电沉积,获得了MnV、MnCr、MnMoFe和MnFeV混合氧化物涂层钛电极.模拟海水电解实验表明,掺杂元素显著提高锰氧化物涂层钛电极析氧抑氯选择电催化性能,MnFeV电极的析氧效率达到100%,可以满足析氧抑氯选择性电催化性的要求.结构分析结果表明,掺杂后的锰氧化物电极形成了具有掺杂V、Fe的γ-MnO₂相结构的混合氧化物Mn(Fe,V)O₂,Mn(Fe,V)O₂中金属以Mn⁴⁺、V⁵⁺和Fe³⁺形式存在,与氧形成了非定比化合物(Mn,Fe,V)O_x.Fe和V等掺杂元素起到细化晶粒和提高晶格畸变能的作用,有效地提高了电极的析氧抑氯电催化性能.     

PEM水电解用多层钛网析氧阳极制备及性能研究

以钛网为扩散层基体,氯铱酸为前驱体,采用浸渍-热解法制备了IrO₂/Ti 析氧阳极,进一步采用热压法制备膜电极.综合扫描电镜尧循环伏安尧交流阻抗尧单池性能曲线测试及阳极寿命强化测试,研究了不同层数钛网析氧阳极对性能及寿命的影响.结果表明院与单层钛网析氧阳极比较,采用双层钛网析氧阳极,积分电荷由84.27 mC/cm2 增至153.12 mC/cm2,电极电化学反应阻抗由7.38 Ω·cm2 降低至3.03 Ω·cm2,单池性能得到提升.寿命强化测试表明,采用双层钛网析氧阳极在稳定性及寿命方面有显著提升,稳定运行时间由30 h 增加到了53 h.      

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)。     

离子选择性电极-逆格氏作图法测定镁合金微弧氧化衰变电解液中氟离子浓度

提出了一种将含氟的待测液加到氟离子标准溶液中以测定待测液中氟离子的方法--离子选择性电极 逆格氏作图法,并用此法测定了 AZ91D镁合金微弧氧化衰变电解液中氟离子浓度。待测试液中干扰离子和干扰的消除方法研究表明,从镁合金基体迁移到强碱性微弧氧化电 解液中的Zn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺和Fe³⁺离子均以沉淀形式被过滤除去, Mg²⁺、Al³⁺等离子的干扰以离子 强度剂TISAB消除,SiO₃^2-和多余的Al³⁺离子分别用C₄O₆H₂KNa 和EDTA掩蔽,溶液中的OH^-、Na⁺和K⁺均不干扰 氟的测定。用本法测定了老化的镁合金微弧氧化电解液中的氟离子浓度,加标回收率在99.7%～101.9%之间。用本法和离子选择性电极 标准曲线法对两种镁合金试样的微弧氧化电解液中的氟离子浓度分别进行测定并对测定结果的精密度和准确度进行分析,表明本法的精密度 比离子选择性电极-标准曲线法有所提高,而两种方法的正确度一致。本法可用于氟离子质量浓度高于1.9 g/L的复杂溶液体系中氟离子的 直接测定。     

超低碳钢中Al?Ti?O夹杂物的形貌演变和生成机理

对超低碳IF钢钛合金化后的非金属夹杂物进行了分析,研究发现钛合金化后的夹杂物主要为Al₂O₃和Al?Ti?O夹杂物,没有发现纯TiO_x夹杂物。钢中生成的Al?Ti?O复合夹杂物从形貌上均可分为七种类型,四种具有Al₂O₃外层,另外三种无Al₂O₃外层。钛合金化后,钢中瞬态生成了大量无Al₂O₃外层的Al?Ti?O夹杂物,随后夹杂物表面生成Al₂O₃外层,导致有Al₂O₃外层的Al?Ti?O夹杂物数量比例逐渐增加至78.0%。热力学计算结果表明,随着钢中钛含量的增加,夹杂物的转变顺序为固态Al₂O₃→液态Al?Ti?O→固态Ti₂O₃。确定了Al?Ti?O夹杂物的生成机理过程分为两步:精炼过程钛合金化后,当钢液局部区域的钛的质量分数高于0.42%时,[Ti]与钢液反应瞬态生成Al₂O₃?TiO_x或TiO_x;随着精炼过程中钛元素的混匀,含TiO_x夹杂物被钢中[Al]还原,Al₂O₃?TiO_x和TiO_x夹杂物逐渐转变,在夹杂物表面生成Al₂O₃。      

过氧化氢-钛-氟化物体系褪色光度法测定熔盐中氟

在pH 3.2～3.5的硫酸介质中,Ti与氟离子络合形成H₂TiF₆,使Ti与H₂O₂生成的黄色络合物(TiO·H₂O₂)SO₄褪色,且褪色的程度与氟离子含量呈线性关系,据此提出了一种褪色光度法测定熔盐中氟含量的方法。试样采用氧化锌、碳酸钠和石英砂的混合熔剂熔融,经水浸取、过滤后,分取适量样品溶液,加入二氧化钛溶液,用硫酸调节pH值,加入双氧水溶液进行反应15 min后在波长410 nm处测定吸光度。氟含量在0.5～6μg/mL时,校准曲线呈线性关系,相关系数r=0.999 6,方法检出限为0.35 μg/mL。测定0.5 μg/mL的氟,5倍的SO₄^2- 、10倍的Na⁺、20倍的K⁺和Cl^-不干扰测定,熔盐样品中的Ca²⁺、Fe³⁺、Mg²⁺因其在试样熔融后已被沉淀分离,也不干扰测定。用本法对海绵钛厂镁电解车间2个熔盐样品中氟进行测定,结果与氟离子选择电极法和极谱法一致,相对标准偏差（n=5）分别为2.2%和4.2%。     

精炼渣组元对渣系物化性能和耐蚀合金中元素烧损的影响

在连铸流程生产Incoloy825耐蚀合金时,AOD精炼过程中精炼渣易与合金中Al、Ti元素发生反应造成氧化损失。因此,本研究在1 kg MoSi₂电阻炉中通过渣-金平衡试验考察了(CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-CaF₂-TiO₂)精炼渣系不同成分设计对Incoloy825合金Al、Ti氧化烧损的影响,并对渣系的熔点、黏度以及物相性质进行了分析。结果表明：增加SiO₂的含量能降低平衡时合金中Al、Ti的含量,Al₂O₃组元会造成烧钛增铝的现象,适量TiO₂可以降低Ti元素的氧化烧损。提高渣系中CaO、TiO₂含量能提高精炼渣熔点,渣中SiO₂、Al₂O₃及CaF₂的含量增加会导致熔点下降;高温下精炼渣的黏度变化小且有明显的温度转折点,属于短渣类型,转折温...     

Cr含量对TiB2/FeCr基复合材料显微组织和高温氧化行为的影响

采用原位合成法制备了TiB₂/FexCr基(x=0、4、10、16、22、28,质量分数/%)复合材料,并结合X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等方法,对TiB₂/FeCr基复合材料的显微组织和高温氧化行为进行表征分析。当Cr含量为22%时,复合材料呈现出优异的抗高温氧化性能,其富Cr细密片层状TiB₂在900℃氧化过程中促进了连续Cr₂O₃/TiO₂混合层的形成,获得了金红石型TiO₂表层、致密Cr₂O₃中间层和Cr₂O₃/TiO₂混合层的三层阻隔结构,有效地抑制了钛离子和氧离子的扩散。     

CSP生产700MPa级高强钢板卷氧化层分布规律

对CSP生产的700 MPa级高强钢板卷上表面氧化层进行了研究.发现钢卷沿卷长方向头部、中部氧化层主要由Fe+Fe₃O₄共析组织构成,而尾部则主要由Fe₂O₃层和Fe₃O₄层双层组织构成.沿板宽方向,边部的氧化层较厚,离边部越远,氧化层越薄.从边部到板宽中心,Fe₂O₃层和Fe₃O₄层的比例逐渐减少,Fe+Fe₃O₄共析组织逐渐增加,到距边部300 mm时氧化层几乎全部由Fe+Fe₃O₄共析组织构成.相较于CSP生产的SPHC钢,前者氧化层厚度对板卷厚度变化不太敏感.     

以阵列二氧化钛纳米棒为载体制备一体化析氧电极

以碳纸为支撑体,氯铱酸为前体,利用二氧化钛纳米棒阵列作为载体,采用浸渍-热分解法成功制备IrO₂-TiO₂/C一体化析氧电极.通过扫描电镜 (SEM)、XRD、XPS和电化学方法——循环伏安 (CV)、交流阻抗 (EIS) 等手段,研究载体形貌对析氧电极性能的影响.结果表明:二氧化钛载体能有效抑制支撑体碳纸在高电位下的腐蚀,当电压为2.4 V时,极化电流才仅为13.2 mA/cm2,一体化析氧电极积分电荷由87.2 mC/cm2增至178.5 mC/cm2,电极电化学反应阻抗由3.13 Ω·cm2降低到1.62 Ω·cm2,极大地提高了析氧电极的接触面积和催化剂的电催化活性.      

超低碳钢精炼过程中Fe-Al-Ti-O类复合氧化物夹杂的演变与控制

超低碳钢是一种重要的汽车用钢材料, 钢中通常添加钛元素, 使其形成析出物, 提高钢材的深冲性.然而钛元素作为一种脱氧能力较强的元素, 进入钢液中通常首先形成氧化物.为了减少含钛氧化物夹杂的生成, 基于"转炉-RH-连铸"的超低碳钢生产流程, 对RH精炼过程进行系统取样, 分析了铝脱氧剂加入后及合金化元素钛加入后的氧、氮气体含量变化及夹杂物特征变化, 并使用FactSage热力学计算软件对Fe-Al-Ti-O夹杂物稳定相图进行计算.研究结果显示, 含钛类氧化物夹杂通常以Al₂O₃类夹杂物作为形核质点, 对其形成包裹状夹杂物.若避免含Ti夹杂物的生成, 当钢中Ti质量分数为0.1%时, 钢中溶解Al质量分数应在0.01%以上.对含钛氧化物的生成及长大流程进行研究, 通过对Al₂O₃夹杂物及Ti₂O₃夹杂物粗化率的计算及附着功的比较可知, Ti₂O₃夹杂物在1600℃时的熟化生长速率较Al₂O₃较大且Ti₂O₃夹杂物与Al₂O₃夹杂物相比不容易相互碰撞融合并从钢液中去除.若提高精炼过程中的氧化物夹杂物去除率, 应严格控制含钛氧化物类夹杂物的生成.      

热轧高强钢板酸洗后表面黄斑成因及腐蚀行为研究

试验研究高强钢酸洗板表面出现黄斑的原因及其腐蚀行为。采用X射线光电子谱(XPS)分析黄斑组成，利用金相分析酸洗黄斑和组织的关系，研究水洗槽中氯离子含量对黄斑形成的影响，通过丝束电极技术(WBE)研究高强钢在低氯离子溶液中的腐蚀行为。结果表明：酸洗板表面黄斑主要由Fe₂O₃和FeOOH构成，水洗槽中氯离子能够加速钢板表面的吸氧腐蚀，诱发Fe₂O₃形成。高强钢中碳元素含量的增加会增加其铁素体相比例，从而导致黄斑产生速度加快。丝束电极测试同样验证氯离子含量增加会加剧金属的腐蚀现象。     

氟化物熔体中电解共沉积硼化钛的阴极过程

采用循环伏安法首次研究了LiF-NaF-K₂TiF₆-KBF₄熔盐体系中钛离子和硼离子在铂、钼电极上电化学还原及电合成硼化钛的阴极过程机理。对恒电位电解的沉积物进行了X射线衍射分析。结果表明,当体系中硼钛摩尔比B/Ti大于2时,钛与硼可在同一电位下实现电解共沉积并反应生成硼化钛。     

高钛低铝高温合金电渣重熔钛烧损的研究

本文研究了GH132和GH136合金电渣重熔过程钛烧损的某些机理,发现渣中TiO₂浓度较高时,（TiO₂）是[Ti]烧损的主要氧化剂。与[Ti]相平衡的渣中钛的低价氧化物主要是Ti₃O₅,决定[Ti]烧损速率的主要因素是Ti⁴⁺在钢/渣界面层的传质速度,该传质速度随着渣中TiO₂浓度的增加而增大。降低Ti³⁺向渣/气界面的扩散速度是减少[Ti]烧损的关键环节。实验研究了CaF₂-Al₂O₃-TiO₂渣系中Ti⁴⁺在电极/熔渣和金属熔池/溶渣界面1700±10℃时的传质系数与渣中TiO₂含量之关系;测定了Ti³⁺向渣/气界面（温度为1500℃）的传质系数为2.2×10^-1厘米/移。     

IF钢中含Ti夹杂物的衍变规律

系统研究了Ti-IF钢冶炼过程和铸坯中含Ti夹杂物的组成、分布与微观形貌,揭示了含Ti夹杂物的衍变规律.热力学分析和实验结果表明：在IF钢冶炼过程中无TiN生成,含Ti夹杂物的存在形式是以TiO₂为主的钛氧化物结合其他氧化物的复合夹杂：而在连铸凝固过程中,由于钢液温度降低和元素的偏析作用,TiN夹杂以异质形核的方式生成.IF钢铸坯中非金属夹杂物主要是大尺寸Al₂O₃颗粒和存在中间过渡层的TiN—Al₂TiO₅-Al₂O₃复合夹杂物,其形核长大过程是[Al]、[Ti]和[O]先在细小的Al₂O₃颗粒上反应生成一层Al₂TiO₅,然后TiN在Al₂TiO₅表面形核长大.根据连铸过程和铸坯中含钛夹杂物的研究得出,Ti-IF钢铸坯中TiN夹杂难以去除,但是可以使其变性以实现对钢中含钛夹杂物的控制.