熔盐电脱氧法制备金属间化合物的研究

摘要

熔盐电脱氧法是一种新型的金属间化合物制备方法。它相对传统合金制备工艺流程短、反应温度低、能耗低、无固体废弃物和废水排放，是一种环境友好的绿色工艺。该法以氧化物为原料制成阴极，在电解槽中将阴极直接还原为目标产物。研究者采用该方法已成功制备出多种金属及功能性合金粉末。近期的研究还发现，采用熔盐电脱氧法可将氧化物与碳的混合物直接还原为碳化物，使熔盐电脱氧法的应用范围得到了进一步拓宽。 以MnO2和TiO2为原料，采用熔盐电脱氧法，在CaCl2熔盐中直接制备出AB2型TiMn2储氢合金粉末。系统研究了电脱氧过程涉及的工艺参数如极片烧结温度、电解电压、电解时间等对电解过程的影响规律；采用XRD、SEM手段探讨了电解产物的组成与形貌；利用循环伏安法结合热力学计算探明了合金的生成机理，并测试了储氢合金的储氢性能。结果表明MnO2-TiO2极片在CaCl2熔盐中900℃、3.1V电压下电解7h可直接得到TiMn2合金。电解过程遵循了氧化锰还原为Mn、而后TiO2或CaTiO3还原并与Mn直接形成TiMn2合金的过程。所制得的TiMn2储氢合金具有较高的储氢容量和稳定的循环性能。 分别以ZrO2和MnO2、Cr2O3、NiO混合物为原料，用熔盐电脱氧法直接制备出Zr基AB2型储氢合金ZrCr2、ZrMn2和ZrNi2。并以ZrCr2为例具体探讨了过程工艺参数对产物及电解过程的影响规律，明确了合金的生成机理。电脱氧过程中，Cr2O3首先还原为单质Cr，而后在Cr的促进下，ZrO2或CaZrO3在Cr单质的表面还原，形成ZrCr2合金。粉末微电极循环伏安法研究表明，Zr基AB2型储氢合金具有优良的储氢性能和循环性能。 以氧化物和碳粉为原料，选择合适的金属氧化物/碳摩尔比，采用电脱氧法，在CaCl2熔盐中直接制备出系列硬质合金粉末SiC、TiC、ZrC、Cr7C3和NbC。利用XRD、SEM等手段分析检测了生成物的物相与形貌，并用循环伏安法探讨了电脱氧动力学过程和还原机理。结果表明碳的加入能降低氧化物的还原起始电位并大幅增加还原速率，对氧化物的还原有明显的促进作用。 针对碳化物制备过程中的影响因素，设计实验探索了碳化物生成过程、中间产物及碳化机理。结果表明：熔盐电脱氧法制备碳化物的过程为C促进的氧化物直接电脱氧反应，而非氧化物在熔盐中的直接碳热还原反应。碳化物的生成是直接电脱氧和C促进的热还原的综合结果。

目录

第一个书签之前

OLE_LINK280

OLE_LINK288

OLE_LINK482

OLE_LINK324

OLE_LINK330

OLE_LINK33

OLE_LINK104

OLE_LINK59

OLE_LINK178

OLE_LINK78

OLE_LINK198

OLE_LINK24

OLE_LINK30

OLE_LINK96

OLE_LINK20

OLE_LINK69

OLE_LINK70