熔盐电解制备Cu-Ce、Sn-Ce、Sn-Mn合金及机理研究

发布时间：2020-07-06 19:32

【摘要】：近年来,合金由于具备很多优异性能,受到航空航天领域的广泛应用,研究制备新型合金材料对满足当今工业的需求至关重要。而熔盐电解作为制备合金的一种方法得到了国内外的广泛关注,本文采用熔盐电解方法进行了合金制备及机理研究,具体介绍如下:在本文的第一部分,采用阴极合金化和共电沉积两种熔盐电解方法研究了Cu Ce合金的制备及电化学机理,电解质为LiCl KCl,工作电极分别为铜丝和钼丝。两种方法得到的循环伏安以及方波伏安曲线均表明Ce(ΙΙΙ)离子还原的转移电子数为3,电位在 1.83V(vs Ag~+/Ag)左右Ce(ΙΙΙ)在铜电极上欠电位沉积形成铜铈合金;本文还采用了开路计时电位曲线来研究铈离子的阴极还原过程。其中在铜电极上,通过测量不同扫描速度的循环伏安曲线求解了铈离子的扩散系数。最后恒电位电解制备了铜铈合金并使用了XRD、SEM及EDS进行了表征。在本文第二部分,研究了Sn(ΙΙ)在LiCl KCl SnCl_2体系中阴极还原机理以及在LiCl KCl SnCl_2 CeCl_3体系中的Sn Ce合金制备以及电化学机理。使用多种电化学曲线判断了熔盐体系中Sn(ΙΙ)和Ce(ΙΙΙ)的沉积电位值。结果表明,Ce(ΙΙΙ)在更正的电位下还原并形成Sn Ce金属间化合物,最后采用恒电流电解得到锡铈合金并采用XRD图谱进行了表征。在本文第三部分,在LiCl KCl SnCl_2 MnO_2体系研究了Sn(ΙΙ)和Mn(ΙΙ)的共沉积机理。在LiCl KCl SnCl_2 MnO_2熔盐体系中,MnO_2可以被直接氯化成MnCl_2。循环伏安、计时电流、开路计时电位曲线表明,Sn(ΙΙ)和Mn(ΙΙ)的还原电位分别为 0.35V和 1.18V。方波伏安曲线表明Sn(ΙΙ)和Mn(ΙΙ)均一步转移两个电子。利用Berzins方程计算Mn(ΙΙ)的扩散系数为0.15×10~(-5)cm~2·s~( 1);最后恒电位电解制备了Sn Mn合金样本并采用XRD图谱进行了表征。通过在熔盐体系中的机理研究,控制电化学参数可以制备相应的合金,这对于今后熔盐电解制备合金确定了一条可行性路线。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF111.522
【图文】：

结构图,工作电极,结构图,电极

卤素电极是在氯化物熔盐中使用的氯电极，氯电-Cl21Cl (p) Cl ( )2e a ：22 21/2Cl0Cl /Cl Cl /ClClPRTE E lnF a 位是氯气压力和熔盐中氯离子活度的函数，当2Cl ClP 1, a1 比电极。件要求，本论文的实验选用工作电极为钼丝、钨对工作电极要进行预处理，首先切割适合长度进行打磨除去电极表面的划痕，使电极表面光亮

示意图,参比电极,示意图,电极面积

哈尔滨工程大学硕士学位论文本实验用的有机溶剂为丙酮；为了防止高温过程对电管中如图 2.1，电极与熔盐接触的电极面积决定表面张力也会发生变化，当电极被极化时，表面张力发生了现象的出现改变了参与反应的电极面积，影响电化学中进行电化学测试时候要先对电极进行绝缘封装。电极选择光谱纯石墨棒，新的石墨棒在使用之前要进煮三个小时，以防止被氯气腐蚀，然后在放在马弗炉这样可以延长石墨棒的使用寿命。常选用 Ag/AgCl 作为参比电极，熔盐体系温度会很高g/AgCl 参比电极具有良好的导电性满足工作的需求。

电解槽,实验装置图,氟化物体系,熔盐电解质

图 2.3 电解槽的实验装置图类很多，按阳离子种类不同可分为碱金属和碱土氯化物和氟化物体系。本实验熔盐电解质选择 2.4），LiCl KCl 熔盐的最低熔点在 688 K，Li+

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