铌离子在熔盐中的电化学行为研究
发布时间：2023-02-27 17:28
金属铌具有热中子俘获面积小、熔点高等特点,是现代科学技术发展中至关重要的金属材料。目前金属铌的生产工艺,存在着过程复杂、能源消耗大、污染环境和产品品质难以控制等问题,这些不足也导致金属铌的价格高居不下,限制了其在各个领域的应用。基于以上问题,在金属铌的新型提炼技术中,熔盐电解工艺成为了关注的重点。在电解过程中,由于电解质中阴/阳离子与铌离子相互作用,造成了铌离子存在状态的不同,继而影响电解产品及效率。本文聚焦熔盐电解铌技术,主要研究了电解质阴离子与铌离子间作用关系,并通过电化学及化学分析等手段探究其影响作用,为短流程、低成本的电解制备金属铌工艺提供理论支持。本文工作主要包括以下三部分:第一、系统地研究了铌离子在KCl-Na Cl熔盐中的电化学行为;第二、探明了氟离子对KCl-Na Cl熔盐中铌离子还原过程的影响;第三、查明了铌离子在Al Cl3-Na Cl熔盐中不同氟离子浓度下的电化学行为。研究发现,第一、铌离子在750℃,KCl-Na Cl熔盐中的电极还原过程是准可逆的三步反应Nb(V)→Nb(III)→Nb(I)→Nb。通过循环伏安法、方波伏安法和计时电位法证...
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 金属铌的现状
1.1.1 金属铌的储存现状
1.1.2 金属铌的性质与用途
1.1.3 金属铌的应用现状
1.2 金属铌冶炼方法
1.2.1 传统还原法
1.2.2 熔盐电解法
1.3 金属铌电解提取与提纯中电解质的选择
1.3.1 氟化物熔盐体系
1.3.2 氯化物熔盐体系
1.3.3 氟氯化物熔盐体系
1.4 电解质中金属离子稳定性的影响因素
1.4.1 电解质阴离子对金属离子的影响
1.4.2 阳离子对电解质体系中金属离子浓度与价态平衡的影响
1.5 本课题的提出
1.6 本课题的研究意义、内容及技术路线
2 实验原理及方法
2.1 实验原料及仪器
2.2 实验装置
2.3 电解质选择与制备
2.3.1 高温电解质选择
2.3.2 低温电解质选择
2.3.3 熔盐电解质的预处理
2.4 电极选择与制备
2.4.1 辅助电极
2.4.2 参比电极
2.4.3 工作电极
2.5 电化学测试方法
2.5.1 循环伏安法
2.5.2 方波伏安法
2.5.3 计时电位法
2.5.4 计时电流法
2.6 电解样品分析
2.6.1 X射线衍射分析
2.6.2 扫描电子显微镜分析
2.7 本章小结
3 铌离子在熔融KCl-NaCl熔盐中的电化学行为
3.1 循环伏安法研究铌离子的电化学行为
3.2 方波伏安法研究铌离子的电化学行为
3.3 计时电位法研究铌离子的电化学行为
3.4 计时电流法研究铌离子的电化学行为
3.5 金属铌在KCl-NaCl熔盐中的电化学沉积
3.6 本章小结
4 氟离子对铌离子的电化学行为的影响
4.1 [F-]/[Nbn+] =1.0时NbCl5 的电化学行为
4.2 [F-]/[Nbn+] =2.0时NbCl5 的电化学行为
4.3 [F-]/[Nbn+] =3.0时NbCl5 的电化学行为
4.4 [F-]/[Nbn+] =5.0时NbCl5 的电化学行为
4.5 [F-]/[Nbn+] =10.0时NbCl5 的电化学行为
4.6 本章小结
5 AlCl3-NaCl熔盐中铌离子的电化学行为
5.1 NbCl5在AlCl3-NaCl熔盐中的电化学行为
5.2 [F-]/[Nbn+] =1.0时NbCl5 的电化学行为
5.3 [F-]/[Nbn+] =2.0时NbCl5 的电化学行为
5.4 [F-]/[Nbn+] =3.0时NbCl5 的电化学行为
5.5 [F-]/[Nbn+] =5.0时NbCl5 的电化学行为
5.6 [F-]/[Nbn+] =10.0时NbCl5 的电化学行为
5.7 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
个人简历
在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢
本文编号：3751142
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 金属铌的现状
1.1.1 金属铌的储存现状
1.1.2 金属铌的性质与用途
1.1.3 金属铌的应用现状
1.2 金属铌冶炼方法
1.2.1 传统还原法
1.2.2 熔盐电解法
1.3 金属铌电解提取与提纯中电解质的选择
1.3.1 氟化物熔盐体系
1.3.2 氯化物熔盐体系
1.3.3 氟氯化物熔盐体系
1.4 电解质中金属离子稳定性的影响因素
1.4.1 电解质阴离子对金属离子的影响
1.4.2 阳离子对电解质体系中金属离子浓度与价态平衡的影响
1.5 本课题的提出
1.6 本课题的研究意义、内容及技术路线
2 实验原理及方法
2.1 实验原料及仪器
2.2 实验装置
2.3 电解质选择与制备
2.3.1 高温电解质选择
2.3.2 低温电解质选择
2.3.3 熔盐电解质的预处理
2.4 电极选择与制备
2.4.1 辅助电极
2.4.2 参比电极
2.4.3 工作电极
2.5 电化学测试方法
2.5.1 循环伏安法
2.5.2 方波伏安法
2.5.3 计时电位法
2.5.4 计时电流法
2.6 电解样品分析
2.6.1 X射线衍射分析
2.6.2 扫描电子显微镜分析
2.7 本章小结
3 铌离子在熔融KCl-NaCl熔盐中的电化学行为
3.1 循环伏安法研究铌离子的电化学行为
3.2 方波伏安法研究铌离子的电化学行为
3.3 计时电位法研究铌离子的电化学行为
3.4 计时电流法研究铌离子的电化学行为
3.5 金属铌在KCl-NaCl熔盐中的电化学沉积
3.6 本章小结
4 氟离子对铌离子的电化学行为的影响
4.1 [F-]/[Nbn+] =1.0时NbCl5 的电化学行为
4.2 [F-]/[Nbn+] =2.0时NbCl5 的电化学行为
4.3 [F-]/[Nbn+] =3.0时NbCl5 的电化学行为
4.4 [F-]/[Nbn+] =5.0时NbCl5 的电化学行为
4.5 [F-]/[Nbn+] =10.0时NbCl5 的电化学行为
4.6 本章小结
5 AlCl3-NaCl熔盐中铌离子的电化学行为
5.1 NbCl5在AlCl3-NaCl熔盐中的电化学行为
5.2 [F-]/[Nbn+] =1.0时NbCl5 的电化学行为
5.3 [F-]/[Nbn+] =2.0时NbCl5 的电化学行为
5.4 [F-]/[Nbn+] =3.0时NbCl5 的电化学行为
5.5 [F-]/[Nbn+] =5.0时NbCl5 的电化学行为
5.6 [F-]/[Nbn+] =10.0时NbCl5 的电化学行为
5.7 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
个人简历
在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢
本文编号：3751142
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