稀土氧化物Gd_(2)O_(3)、Nd_(2)O_(3)、Sm_(2)O_(3)和Dy2O3在KCl-LiCl-Li_(2)O熔盐中的电解

摘要

采用循环伏安法和计时电位法研究了Li_(2)O在KCl-LiCl熔盐中的电化学行为,并利用卷积伏安法计算了923 K下O_(2)-在KCl-LiCl熔盐中的扩散系数(D),得到D=0.5×10^(-5) cm^(2)/s。以Gd_(2)O_(3)、Nd_(2)O_(3)、Sm_(2)O_(3)和Dy_(2)O_(3)为阴极,在KCl-LiCl-Li_(2)O(w=1%)熔盐中进行电解(恒电压3.40 V、电解温度923 K、电解时间25 h)。通过X射线衍射分析(XRD),证实稀土氧化物被部分还原为金属,并分析了电解过程中可能发生的反应。同时利用PRS模型(该模型可将固态阴极内离子的极限扩散速率与固态氧化物孔隙P、金属/氧化物摩尔体积R、阴极还原后的体积收缩率S等参数关联)分析了这些稀土氧化物的电解还原模型,得到Gd_(2)O_(3)、Nd_(2)O_(3)、Sm_(2)O_(3)和Dy_(2)O_(3)的最优孔隙率分别为18.7%、24.2%、30.6%、16.7%,最短电解时间分别为133、157、143、119 h,将这些结果与电解实验结果进行对比,发现阴极的孔隙率和电解时间均不满足金属氧化物完全被还原的要求,并给出了相应的解释。