Li(I)在Mg、Al、Zn电极上的电化学行为研究及Al–Li基合金的制备

摘要

随着科技的不断进步，当今世界对材料的要求越来越高。铝合金因其优良品质在航空航天、通信、微电子、兵器工业等领域应用广泛。这也促使世界各国越来越重视铝合金的研究开发工作。Li是最轻的金属元素，在镁、铝、锌合金中添加Li，能够降低合金密度；Zn作为合金化元素加入到铝合金中能够改善其机械性能。本文对Li(I)在固态Mo、Mg、Al和液态Zn电极上的电化学行为及Mg(II)在固态Al电极上的电化学行为进行了研究。本文在480℃下，LiCl–KCl(50:50 wt.％)熔盐体系中，采用阴极合金化法在固态铝电极上电解制备铝锂、铝锂镁、铝锂镁锌合金。这种方法具有工序简单，节约能源的优点。
　　本文第一部分对不同温度时，Li(I)在固态Mo、Mg、Al电极上电化学行为进行了研究。首先，在430、480、530和580℃时，等质量比的LiCl–KCl熔盐体系中采用了循环伏安法、极化曲线、开路计时电位法测量了Li(I)在固态 Mo、Mg、Al电极上的析出电位，计算出了不同温度下相应Mg、Al电极上的去极化值和吉布斯自由能变。并且采用计时电位法对Li(I)在Mg、Al上电化学还原的可逆性进行了研究。最后在480℃时，等质量比的LiCl–KCl熔盐体系中运用阴极合金化法制备铝锂合金。
　　本文第二部分是在530℃时，液态Zn电极上，采用循环伏安法、计时电位法和方波伏安法对Li(I)在液态Zn电极上的电化学行为进行了研究，研究表明：Li(I)在液态Zn电极上的还原电位约为–1.37 V，其氧化还原过程为不可逆过程，且Li(I)在液态Zn阴极表面的还原反应是受扩散控制的。并在不同扫速下计算求得Li(I)和液态Zn阴极反应的活化能的平均值Ea=11.51 kJ/mol，说明生成Zn–Li合金的反应为快速反应。
　　本文第三部分是在480℃时，等质量比的LiCl–KCl熔盐体系中，用铝丝(S=0.322 cm2)作阴极，采用循环伏安法、方波伏安法和开路计时电位法对Mg(II)在铝电极上的电化学行为进行研究。实验表明，镁在铝电极上在–1.71 V时开始析出并生成铝镁合金，且Mg(II)在铝电极上的反应为受扩散控制的不可逆反应。随后运用阴极合金化法制备铝锂镁和铝锂镁锌合金。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 锂在不同阴极上的电解

1.3 锂的应用

1.4 研究意义

1.5 研究内容

第2章 实验部分

2.1 试剂与仪器

2.2 实验装置与电解质

2.3 电化学实验测试方法

2.4 实验流程

2.5 样品的分析

2.6 本章小结

第3章 Li(I)在Mo、Mg、Al上的电化学行为研究及Al–Li合金的制备

3.1 Li(I)在Mo、Mg、Al电极上的电化学行为研究

3.2 恒电流电解铝锂合金及沉积物表征

3.3 本章小结

第4章Li(I)在液态Zn电极上的电化学行为研究

4.1 循环伏安法

4.2 方波伏安法

4.3 计时电位法

4.4 活化能的计算

4.5 本章小结

第5章 阴极合金化法制备Al–Li–Mg、Al–Li–Mg–Zn合金

5.1 Mg(II)在固体Al上的电化学行为研究

5. 2阴极合金化法制备Al–Li–Mg以及Al–Li–Mg–Zn合金

5.3 本章小结

结论

参考文献

致谢