TiO2电解制取Al-Ti合金

采用工业铝电解质体系,在Na3AlF6 Al2O3中加入TiO2,在熔融状态下电解,直接得到Al Ti合金·利用扫描电镜对产物的形貌和化学成分做了分析,结果表明实验可行,合金中Ti的质量分数可达到9%以上,超过已往文献报道·而且Ti与Al以化合物的形式存在·此类产品可作为母合金使用·对熔盐电解法制备Al Ti合金的机理作了初步探讨,认为与Al Si合金的形成具有相似的机理:Al还原了TiO2中的金属Ti,与预先放置的铝(阴极)构成Al Ti合金;Ti与Al同时在阴极析出,形成Al Ti合金·保持一定的条件,电解能够始终进行·     

TiO2和Fe2O3直接电解还原制备TiFe合金

在CaCl2熔盐中,直接从TiO2和Fe2O3的混合阴极电解还原制备了TiFe合金.在1173 K和3.1 V电解条件下,电解10 h后可制得含氧量(质量分数)为0.43%的TiFe.电解过程可以大致分为两个阶段:反应初期铁优先于钛还原出来,钛元素则以CaTiO3的形式存在;随着电解的进行,电极的外层首先被还原为TiFe,同时电极出现分层现象,外层为疏松的TiFe相,内层则较为致密,主要由Fe和CaTiO3组成.由电解制备的TiFe无须活化,经电化学性能测试,放电容量为33 mA.h.g-1,优于传统方法制备的TiFe合金.     

熔盐电镀制取铝电解用TiB2惰性阴极

采用熔盐电解法在碳阴极上电镀TiB2铝电解用惰性阴极材料,电解温度800℃,电解质组成(质量分数,%)为KCl4.8,KF55.7,K2TiF615.3,KBF424.2,电流密度为0 3A/cm2,电解3h·对制得的镀层做XRD和EMP电子探针形貌分析,实验结果表明,镀层成分为单一的TiB2,无杂相·镀层厚度可达0.2mm,表面平整,分布均匀,与碳基体结合良好,且有金属光泽·说明该电解条件下,Ti和B能够在阴极上共沉积并生成TiB2·     

无隔膜电解氧化Mn~(2 )/Mn~(3 )电流效率的研究

在有机电解合成工业中 ,硫酸介质中的 Mn2 /Mn3 是最常用的氧化媒质 .采用无隔膜电解槽 ,设备简单容易操作 ,有利于有机电解合成的工业化进程 .研究电解电流密度、电极间距、温度以及超声波等各种因素对电解电流效率的影响 .实验结果表明电流密度如果控制在 80 0 A/m2 左右 ,温度选取 3 5～ 4 5℃之间可以获得较大的电流效率     

熔盐电解二氧化硅制备低硼磷铝硅合金

分别采用高纯石墨和Fe-Ni合金为阳极,在960℃的冰晶石熔盐中电解SiO₂制备低硼磷铝硅合金,研究电流密度和SiO₂添加量对电流效率、阴极产物成分和B,P杂质含量的影响规律,并利用XRD和SEM表征阴极产物的物相组成和微观形貌.结果表明,以石墨为阳极时,当电流密度从0.5A/cm²增大到0.9A/cm²时,阴极产物中w［Si］从0.75%增大到15.17%,电流效率从2.58%增大到38.06%;B和P的最低质量分数分别为3×10^-6和7×10^-6.以Fe-Ni合金为阳极时,当SiO₂添加量从2%增大到6%时,阴极产物中w［Si］从3.19%增大到19.86%,电流效率从12.43%增大到70.48%;B和P的最低质量分数分别为6×10^-6和11×10^-6;阴极产物的物相组成为铝、硅和铝硅合金.     

熔盐电解法连续生产铝锂中间合金

在LiCl-LiF体系的电解槽中,以石墨作为阳极,铝液作为阴极,分别以LiCl和Li2CO3为原料连续电解生产铝锂中间合金,采用熔盐电解监控仪测量电解过程中的工艺参数,重点研究了反电动势、电流效率及合金浓度的变化.结果表明,反电动势随电流密度增加而逐渐增大;加入质量分数2%的Li2CO3可使反电动势降低0.8 V,通过控制电位法测得加料周期为30~40 min;电解LiCl的电流效率高于电解Li2CO3,最高电流效率可达66.1%;最终在680℃,300 A电流条件下,连续电解48 h,出炉10次,共制得了平均锂质量分数为6.73%的铝锂合金16 kg.     

电解法生产铅钙合金的研究

本文研究了在实验室条件下电解温度和阴极电流密度对熔盐电解法制取铅钙合金的电流效率的影响,当电解温度为720—740℃、阴极电流密度为0.85—0.90安/厘米~2时电流效率出现最大值。     

利用Ti-IrO2阳极在硝酸盐介质中电沉积MnO2

利用X射线衍射和电化学工作站表征了钛基二氧化铱(Ti-IrO2)电极的相结构及电化学性能,确定了将其作为阳极在硝酸盐介质中电沉积MnO2的最佳条件,并对所得电解MnO2进行了质量分析.研究结果表明:Ti-IrO2电极在抗钝化性能和电催化活性方面都好于Ti电极,更有利于MnO2的沉积;当电沉积条件为Mn2+浓度06mol/L、HNO3浓度03mol/L、电解温度90℃、电流密度60A/m2时,MnO2的电流效率为9956%,电耗为5809kW·h/t,所得到的MnO2纯度符合电池工业电解MnO2的标准,其晶型为γ型.     

铝液阴极法生产铝钙合金的研究

研究了在实验室条件下电解温度、阴极电流密度、电解时间和极距对熔盐电解法制取铝钙合金的电流效率的影响。当电解温度为690～710℃,阴极电流密度为0.8～0.9安/厘米~2时电流效率出现最大值,电解时间延长,电流效率降低,极距增加到一定值后电流效率变化不大。     

CaCl2熔盐电解钛精矿制备TiFe合金

在CaCl2熔盐中,以通Ar气保护条件下经过熔融后再凝固的钛精矿作为阴极,进行电解制备钛铁合金,探讨电解过程中TiFe合金的形成机制。在电解电压为3.1V,电解温度900℃时,研究了电解时间对电解产物的影响。研究结果表明,实验室条件下,可以通过熔盐电解钛精矿的方法制备成分均匀的TiFe合金。钛精矿在电解过程中经历了优先生成Fe,然后逐步形成TiFe的合金化历程,中间产物包括CaTiO3、TiO2、Ti2O3、TiO、Fe、TiFe2,Ti的还原是分多步完成的。     

浓度差对电解直接制备碳酸锂过程的影响

研究了阳极液质量浓度为300g/L的条件下,阴极液的质量浓度分别为50,100,200,300,400g/L时,电解过程中阴极液pH和温度的不同变化以及不同Li₂CO₃产物的相组成和微观形态.实验结果表明:电解过程中的反应机理并不受浓度或浓度差的影响,但浓度差对反应进行的速率和限度存在较大影响;电解产物产量和电流效率随着浓度差减小或阴极液浓度升高而增大;电解得到的Li₂CO₃晶体为单斜晶系,浓度差使Li₂CO₃产品结晶程度升高,晶粒更细小.综合考虑,阴极液LiCl质量浓度为100g/L,即阳极液与阴极液质量浓度差为200g/L是较优的电解参数.     

WO3/碳点/TiO2复合纳米材料的制备及其光致阴极保护作用研究

采用两步阳极氧化法制备了TiO₂纳米阵列（TNAs）,然后分别采用浸泡法和电沉积法在TNAs表面负载碳点层和WO₃层,得到WO₃/碳点/TNAs复合纳米光阳极（TCW）,并通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱仪（XPS）对其进行了表征。采用紫外可见漫反射光谱法（UV-Vis DRS）和电化学方法测定了TCW光阳极的光吸收和电化学性能,并评价了在模拟海水溶液中TCW对Q235碳钢的光致阴极保护作用。结果显示：与TNAs相比,TCW的吸收边从紫外光区（384 nm）扩展至可见光区（426 nm）,带隙宽度（E_g）从3.23 eV降低到2.91 eV,对光的吸收能力显著提升;可见光响应电流密度提高了6.85倍,达到157 μA/cm²。将TCW光阳极与Q235碳钢阴极耦合后,阴极表面的稳态光响应电流密度达到101 μA/cm²;与耦合前相比,其自腐蚀电位降低了0.41 V （vs.Ag/AgCl）,电化学电流噪声（ECN）振幅增大,腐蚀过程受到明显抑制。以上结果表明TCW对Q235碳钢具有优异的光致阴极保护作用。     

WO3/碳点/TiO2复合纳米材料的制备及其光致阴极保护作用研究

采用两步阳极氧化法制备了TiO₂纳米阵列（TNAs）,然后分别采用浸泡法和电沉积法在TNAs表面负载碳点层和WO₃层,得到WO₃/碳点/TNAs复合纳米光阳极（TCW）,并通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱仪（XPS）对其进行了表征。采用紫外可见漫反射光谱法（UV-Vis DRS）和电化学方法测定了TCW光阳极的光吸收和电化学性能,并评价了在模拟海水溶液中TCW对Q235碳钢的光致阴极保护作用。结果显示：与TNAs相比,TCW的吸收边从紫外光区（384 nm）扩展至可见光区（426 nm）,带隙宽度（E_g）从3.23 eV降低到2.91 eV,对光的吸收能力显著提升;可见光响应电流密度提高了6.85倍,达到157 μA/cm²。将TCW光阳极与Q235碳钢阴极耦合后,阴极表面的稳态光响应电流密度达到101 μA/cm²;与耦合前相比,其自腐蚀电位降低了0.41 V （vs.Ag/AgCl）,电化学电流噪声（ECN）振幅增大,腐蚀过程受到明显抑制。以上结果表明TCW对Q235碳钢具有优异的光致阴极保护作用。     

WO3/TiOF2-TiO2复合催化剂的制备及其光催化性能研究

采用水热法制备了具有太阳光光催化性能的WO₃/TiOF₂-TiO₂三元复合的系列光催化剂W∶Ti=X∶10（X=0.5、1、3、5）（其中X∶10为W与Ti元素的物质的量之比,下同）。为提升催化剂性能,在复合前用NaOH溶液对TiOF₂进行了改性处理,制备了W∶OH-Ti=X∶10（X=0.5、1、3、5）系列光催化剂。采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、扫描电子显微镜（SEM）、荧光光谱（PL）等手段对样品进行了表征。在模拟太阳光照射下,以盐酸四环素（TTCH）溶液为模拟废水,对催化剂性能进行了研究。结果表明,WO₃的加入使部分TiOF₂在高温下转变为TiO₂,W∶OH-Ti=1∶10复合光催化剂与TiOF₂相比,禁带宽度降低,可见光响应增强,电子-空穴的复合受到了抑制,并且TiOF₂经NaOH处理后,复合光催化剂增加了更多的羟基。模拟太阳光照射2.5h后,投加量为0.3g/L的W∶OH-Ti=1∶10催化剂对TTCH的降解率可达85%,说明所制备的三元复合光催化剂具有良好的催化效果。     

锂离子电池层状结构三元正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2研究进展

 三元层状结构LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂具有较高的可逆容量、结构稳定性、热稳定性和相对较低的成本,成为电动汽车领域最具前景的锂离子电池正极材料之一。综述了锂离子电池正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的结构、电化学性能及对其进行性能优化的掺杂、表面包覆和制备特殊纳米结构材料的3 种方法。其中,纳米材料的研究是锂离子电池正极材料的研究热点之一。材料的电化学性能与粒子尺寸、形貌、多孔性、结晶性和比表面积紧密相关。因此,提高正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的电化学性能时,要充分考虑到这些因素的影响。     

YBO3∶Ce3+复合NaMgBO3∶Ce3+荧光粉发光性能的改进

采用第二相复合的方法制备了一系列NaMgBO₃∶Ce3+/yYBO₃∶Ce3+(复合比y=0~0.035，摩尔分数)荧光粉，对其物相、形貌和光学特性进行了研究。选择YBO₃∶5%Ce3+作为复合基底，将其复合到NaMgBO₃∶Ce3+荧光粉中时，样品的带隙增加，随着YBO₃∶Ce3+复合比的增加，样品在464 nm处的发射强度逐渐增强，最佳复合比y为0.025。由于YBO₃∶Ce3+在380~400 nm范围内的发射峰与NaMgBO₃∶Ce3+的激发峰有重合，而且复合物样品在该范围内的发射强度会随YBO₃∶Ce3+复合比的增加而降低，证明了YBO₃∶Ce3+和NaMgBO₃∶Ce3+之间存在能量转移。结果表明:该荧光粉在全光谱照明中可作为一种良好的青色填充候选材料。     

碱熔融焙烧SiO_2和Zn_2SiO_4反应过程分析

以自制SiO_2和分析纯Zn_2SiO_4为研究对象,NaOH为反应介质,考察了反应温度、物料配比和反应时间对硅提取率的影响.碱熔融焙烧SiO_2的合适反应条件:反应温度450℃,NaOH与SiO_2物质的量比2.4∶1,反应时间60 min.二氧化硅与NaOH反应先生成Na_2SiO_3,随温度升高逐步转化为Na_4SiO_4.碱熔融焙烧Zn_2SiO_4的合适反应条件为反应温度500℃,NaOH与Zn_2SiO_4物质的量比20∶1,反应时间150 min.Zn_2SiO_4与NaOH反应生成Na_2ZnSiO_4和Na_2ZnO_2,在350℃硅氧四面体反应得到Na_2SiO_3,随升温转化为Na_4SiO_4.     

层状LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2正极材料的合成

用碳酸盐同沉淀法合成了LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂正极材料,采用XRD(X7-Ray Diffraction)、SEM (Scanning Electron Microscope)、差分计时电位法和充放电循环等对材料的物理化学性质及电化学性能进行了测试分析。XRD分析表明在合成温度为800℃或更高时,所合成的产物均为α-NaFeO₂型的层状结构,SEM分析表明在合成温 度为800或850℃时,产物为微小晶粒团聚成的球形颗粒,合成温度为900℃以上时,产物颗粒发生破碎,形状不规则。950℃合成的LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂材料在2.5～4.4V电位区间内, 首次放电容量为162 mAh·g^-1, 并具有良好的循环性能。随着充放电电压的升高,首次不可逆放电容量增大, 循环稳定性减弱。在低温(800, 850℃)下合成的LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂材料与高温下(900, 950℃)得到的材料性能有很大差别,这是由于在高温和低温下得到材料的结构差别所造成的。     

多孔Ti3C2Tx/SnSe复合材料的制备及其储钾性能

采用原位氧化-刻蚀法和水热合成法制备了多孔MXene复合材料(Ti₃C₂T_x/SnSe),并对所制备的材料进行了结构表征与电化学性能测试. 结果表明:在0.05 A/g的电流密度下,多孔Ti₃C₂T_x/SnSe电极具有381.9 mA ·h/g的储钾容量,而相同情况下SnSe电极的比容量仅为119.2 mA ·h/g. 在1 A/g的电流密度下,多孔Ti₃C₂T_x /SnSe电极的初始可逆比容量为118.5 mA ·h/g,循环500次的比容量仍保持在35.4 mA ·h/g. 多孔Ti₃C₂T_x/SnSe电极材料优异的电化学性能得益于多孔Ti₃C₂T_x材料的高导电性,它不仅缓解了SnSe的体积膨胀,而且为离子的转移提供了良好的通路.     

Bi/Bi2O3复合碳纳米纤维的制备及其储锂性能研究

为提高Bi负极材料的循环性能,提出了一种Bi/Bi₂O₃碳纳米复合纤维(Bi/Bi₂O₃-CNFs)的合成方法。以Bi₂S₃纳米棒为模板,采用静电纺丝技术及后续高温热处理方法成功合成了具有纵孔结构的Bi/Bi₂O₃(w)-CNFs。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、透射电子显微镜(TEM)和X-射线光电子能谱(XPS)对复合材料进行了表征。讨论了不同质量分数的Bi₂S₃对复合材料结构以及电化学性能的影响。结果表明:当添加8.7%(质量分数)的Bi₂S₃时,合成的Bi/Bi₂O₃(8.7%)-CNFs拥有最佳的电化学储锂性能。当充放电电流密度为0.1 A/g时,Bi/Bi₂O₃(8.7%)-CNFs复合材料首次放电比容量可达到806 mA·h/g,并能稳定循环1 000次,即使在5.0 A/g的大电流密度下,储锂容量仍有147 mA·h/g。Bi/Bi₂O₃(8.7%)-CNFs复合结构改善了充放电过程的动力学性能,提高了电化学性能。碳纤维及内部纵孔结构缓解了充放电过程中电极材料的体积膨胀,增强了电池的循环稳定性。