钛酸钠--C氯化钙熔盐中电化学还原制备TiC过程研究

摘要

碳化钛是过渡金属碳化物，具有高熔点、高硬度，极高热稳定性和机械稳定性等特点。在室温下，化学性质非常稳定，耐各种化学腐蚀。该类碳化物还具有与其母体金属相似的导电性和磁性的特性。广泛应用在生活和军工等关键领域。 本论文针对熔盐电脱氧法（FFC法）制备TiC存在的不足，提出以Na2TiO3与C为原料进行碳化钛制备，对钛酸钠-C氯化钙熔盐中电化学还原制备TiC过程进行研究。通过熔盐浸泡，电解速率等分析手段，考察了成型压力、烧结温度、烧结时间对阴极片制备的影响，发现Na2TiO3与C阴极片的合适的烧结条件为:压力40Mpa，900℃烧结温度，烧结2小时;通过循环伏安法研究Na2TiO3与C电脱氧制备碳化钛的电极过程，发现钛酸钠-C氯化钙熔盐中电化学还原制备TiC的过程为:首先生成钛酸钙，钛酸钙中钛分为Ti4+→Ti3+，Ti3+→Ti2+，Ti2+→Ti三步还原成金属钛;最后钛嵌入石墨形成TiC;熔盐中，低于二氧化钛分解电位条件下，获得了钛酸钙，揭示了电脱氧法电流效率低的原因之一;对钛酸钙采用不同时间恒电位电解，XRD分析发现，钛酸钙的电化学还原过程为:首先部分被还原为TiO和其他低价氧化钛;然后TiO与部分高价钛氧化物反应发生歧化反应;最后，歧化产物进一步电脱氧成TiO，之后进一步脱氧成金属Ti。

目录

声明

摘要

1．1引言

1．2 TiC的性质

1．3 TiC的制备及研究现状

1．3．1碳热还原法

1．3．2活泼金属热还原法

1．3．3化学气相沉积法(CVD)

1．3．4直接碳化法

1．3．5电化学还原法

1．4 CaTiO3的性质

1．5本论文研究目的、内容以及创新点

第2章实验原理及实验

2．3 Ca2TiO3的合成

2．4 Na2TiO3碳热还原可行性分析

2．5电化学测量

2．6实验主要仪器设备及试剂

2．7实验装置

2．8实验

2．8．1实验前期准备

2．8．2阴极片强度测试实验

2．8．3电化学测量实验

2．8．4电化学测量电解产物的后处理

2．8．5恒电位电解实验

2．8．6恒电位电解产物的后处理

2．9样品分析检测

第3章熔盐电解法制备TiC的阴极过程

3．1 CaCl2熔盐的净化

3．2 Na2TiO3-C阴极还原过程循环伏安测试

第4章熔盐电解法制备碳化钛工艺

4．1成型压力对实验的影响

4．2烧结温度对阴极片制备的影响

4．3阴极片耐蚀强度测试

4．4烧结时间对实验的影响

4．5电解实验

4．6改变Na2TiO3来源对实验的影响

4．7恒压电解电流曲线分析

第5章钛酸钙的形成及其脱氧机制研究

5．1钛酸钙的形成

5．1．1电场对钛酸钙形成的影响

5．1．2 CaO对钛酸钙形成的影响

5．2钛酸钙脱氧机制

第6章结论

参考文献

致谢

附录