光电化学冶金提取半导体元素——以碲为例

针对电化学冶金提取半导体元素存在的问题,提出采用光电化学冶金的方法来进行半导体元素的电化学沉积提取。结合半导体特性以及光电化学基本理论,阐述光电化学冶金的优势,并以碲提取为例验证光电化学冶金的优越性。结果表明:光电化学沉积过程中,半导体沉积物吸收能量大于其自身带隙宽度的光子后受激发产生光生电子-空穴对,光生电子从半导体流向电解液促进电化学还原,同时光生载流子可减小电阻率和能带弯曲,降低工作电极所分摊的电势差。与常规的电化学沉积相比,光电化学沉积可以强化电极过程、降低槽电压,以及提高沉积速率、电流效率和产能,具有良好的应用前景。最后指出光电化学冶金未来发展可能面临的问题,并对其内涵进行拓展。     

Na_3AlF_6-K_3AlF_6-AlF_3-LiF-CaF_2-MgF_2熔体中Al_2O_3的溶解度

采用旋转刚玉片-氮氧分析法研究中熔体中K_3AlF_6、LiF和AlF_3含量对其Al_2O_3溶解度的影响,探讨熔体物相组成、温度及过热度对Al_2O_3溶解度的影响机制。结果表明:K_3AlF_6、LiF及AlF_3通过影响熔体物相组成对Al_2O_3溶解度产生影响;K_3AlF_6的添加有助于提高熔体Al_2O_3溶解度,但LiF和AlF_3的添加会对熔体Al_2O_3溶解度产生不利影响。在相同熔体温度条件下,与过热度相比较,K_3AlF_6对Al_2O_3溶解度的影响较大,且Al_2O_3溶解度随K_3AlF_6含量的增加而增加,且增加幅度分别为0.46%和0.16%;LiF含量的增加会使熔体Al_2O_3溶解度显著减低,降幅最高可达21.64%。在相同温度下,AlF_3对熔体Al_2O_3溶解度影响较小;但在相同过热度条件下,AlF_3含量的增加将明显降低Al_2O_3的溶解度,降幅最高可达8.20%。     

5kA惰性阳极铝电解槽槽膛内形及热平衡

以有限元软件ANSYS为开发平台,建立了5 kA惰性阳极铝电解槽槽膛内形及热平衡计算模型,计算了过热度和侧部炭块种类对槽膛内形的影响.过热度增大,结壳明显减薄.Si3N4/SiC侧部炭块比普通侧部炭块形成更厚的结壳,但采用普通侧部炭块也能够形成满足要求的结壳厚度,而且普通侧部炭块散热量更少,有利于实现热平衡.热平衡研究表明,采用无烟煤阴极炭块通过强化电流和加强保温可以实现热平衡,但在热平衡时底部等温线分布仍然不合理,石墨化阴极比普通阴极更难实现热平衡,但在热平衡时能够保证底部等温线的合理分布,热平衡时电流强度为6.4kA,极距为90mm,电解槽电压为7546mV.     

掺杂SnO2对NiFe2O4陶瓷电导率的影响

采用冷压—烧结粉末冶金技术制备了NiFe2O4陶瓷，并对其进行SnO2掺杂。对光谱纯石墨和所制备的试样进行的不同温度下电导率测试研究表明：用直流四端电极法改进的高温电导率测试仪测定结果重现性和准确性良好；NiFe2O4陶瓷材料的导电性能随着温度升高而提高，且呈现半导体材料特性；掺杂少量SnO2有利于降低材料的活化能，提高其电导率，而不影响陶瓷基体材料的半导体特性。     

350 kA预焙阳极铝电解槽磁场分布研究

使用有限元法建立了铝电解槽三维静电磁场耦合计算模型。该模型考虑了槽内导体、母线系统、铁磁材料及空气漏磁等因素对磁场解析的影响; 采用六面体单元对模型进行网格划分; 先求解得到电场结果, 再在该结果基础上采用常规标量法(GSP)分三步对磁场进行求解。以350 kA预焙阳极铝电解槽为例, 分别计算了同厂房中不同相邻槽数和不同的相邻厂房对磁场的影响情况, 发现上下游各选用3台相邻槽和两侧都有相邻厂房的设计较为合理, 并用在此条件下建立的模型计算并优化了该电解槽系列的电磁场分布情况, 得出垂直磁场范围在-2.87×10^-3 T至2.15×10^-3 T之间, 并与工厂实际测量得到的结果进行对比, 数值接近, 证明了模型和结果的合理性。     

Effect of Ni content on corrosion behavior of Ni/（10NiO-90NiFe2O4） cermet inert anode

Ni/（10NiO-90NiFe2O4） cermet inert anodes with metal Ni content of 0, 5, 10, 15 and 20 （mass fraction, %） were prepared and their corrosion behavior in Na3AlF6-Al2O3 melts was investigated in laboratory electrolysis tests. The results indicate that the content of metal Ni in anodes has little effect on the steady-state concentration of impurities Ni and Fe in electrolyte and the values range in （114-173）×10^-6 and （287-385）×10^-6, but the content of impurities in the metal aluminum manifolds. There is preferential corrosion for metal Ni in NiO-NiFe2O4 based cermet anodes. Considering the corrosion resistance and electrical conductivity, the cermet containing 5%Ni （mass fraction） behaves best among NiO-NiFe2O4 based cermet anodes studied, and should be further studied.     

大尺寸NiFe2O4-10NiO/17Ni型金属陶瓷惰性阳极的制备

研究以PVA为主要成分的粘结剂体系的热分解特性对大尺寸粉末压坯脱脂行为的影响,发现PVA的不均匀热分解是造成大尺寸粉末压坯脱脂失效的原因之一,开发一种具有稳定热分解反应特性的新型粘结剂体系,实现大尺寸粉末压坯的无缺陷热脱脂;研究烧结气氛、金属相的添加对NiFe2O4-10NiO致密化行为的影响。结果表明：N2气氛烧结及加入Ni可有效提高NiFe2O4-10NiO陶瓷基体的烧结致密度,1350℃时于N2气氛中烧结的NiFe204．10NiO／5Ni型金属陶瓷材料的相对密度达到97．28％。采用优化工艺实现d120mmX140mm深杯状NiFe2O4-10NiO／17Ni金属陶瓷惰性阳极脱脂预烧坯的烧结,所得烧结坯平均相对密度为95．21％。     

铝电解槽电磁流场的数学建模与应用

研究了铝电解槽复杂开域的媒质接触、结构化网格划分、磁场边界条件施加、场耦合等建模问题。运用标量电位法、标量磁位法和有限体积法在商业软件平台上开发了铝电解槽电一磁一流场的计算模块,并与工业电解槽上的测量数据对比验证其可靠性。在此基础上提出一种母线设计方法,获得较优的母线配置方案SG2。仿真结果表明：SG2水平电流小,磁场分布对称性好：熔体平行大面流动有助于氧化铝输运。磁场分析结果表明：立柱母线中的电流可大幅度抵消非均匀阴极母线电流对磁场分布的影响,决定最终磁场分布。     

直流反应磁控溅射沉积CuInS2薄膜的结构与电学性质

采用直流反应磁控溅射技术在玻璃基底上制备了太阳电池用CuInS2薄膜.以X射线能量色散谱仪、扫描电镜、X射线衍射仪、冷热探针和霍尔效应测试系统对薄膜进行了表征.结果表明,薄膜成分可通过调整Cu靶和In靶的功率比PCu/PIn来进行调控;而薄膜形貌则取决于靶功率比和薄膜的成分.随着PCu/PIn的增大,薄膜物相由富铟相向CuInS2转变.对于CuInS2薄膜,提高铜铟原子比[Cu]/[In]可改善薄膜的结晶质量.但当薄膜富铜时,过高的[Cu]/[In]又会导致薄膜结晶质量的下降.当CuInS2薄膜为富铜与略微贫铜时,其导电类型为P型;且载流子浓度随[Cu]/[In]增加而增大,并远高于其它贫铜薄膜.CuInS2薄膜的载流子迁移率明显高于富铟相薄膜;且随着[Cu]/[In]的提高,CuInS2薄膜的载流子迁移率呈上升趋势,而电阻率则迅速下降.     

改性特优质阳极在电解槽上的应用与分析

文章论述了开槽倒角二焙一浸特优质改性阳极的生产及在电解槽上的应用与分析,验证了改性阳极在抗氧化性、效应控制和导电性等指标方面的优势,得出改性阳极使用周期延长至36～38d,换极工作量降低25％,吨铝可以节电175kW·h,符合铝电解行业节能减排的发展要求。