熔盐电解TiO2制备海绵钛过程中电解温度的确定

制备了熔盐电解TiO2制备海绵钛所需的TiO2电极,并对电解过程中电解温度进行了研究.在SX2-1700℃箱式电阻炉内测定了TiO2电极导电性能随温度的变化关系,在数字式真空电解炉内测定了电解过程中温度随电流的变化关系,并从热力学的角度对电解过程中的转变温度进行了理论分析.研究表明:TiO2电极的质量和制备工艺对电解产物的质量有直接影响,电解过程中的电流效率、电流密度主要由TiO2电极的导电性能所决定,电解过程的最佳温度应该控制在850～950℃之间.     

脉冲电流烧结Al2O3颗粒的广义热弹性分析

脉冲电流烧结过程的颈部形成机理,特别是非导电粉末材料,是需要着重研究的核心问题。以非导电Al_2O_3粉末为研究对象,引入L-S(Lord and Shulman)型广义热弹性方程,初步探究烧结初期非导电粉末颈部局部高温形成以及快速烧结机理。利用Comsol Multiphysics模拟得到脉冲电流烧结过程中颗粒内部的温度场和应力场分布以及烧结颈部的化学势和空位浓度变化规律。数值结果表明,热以波的形式在烧结颈部产生叠加,形成局部高温。化学势变化表明:烧结初期表面扩散占主要作用,空位浓度差的突变使烧结颈部产生局部空位浓度梯度,促进烧结颈长过程,缩短烧结时间。     

真空条件下电解TiO2制备海绵钛中TiO2电极制备及工艺参数确定

制备了熔盐电解TiO2制备海绵钛过程中所需的TiO2电极,实验结果表明:在电极制备过程中,各组分质量比量分别为TiO2(锐钛型):聚乙烯醇:H2O=100:5～8:8～10,成型过程中压力控制范围为10～15MPa,烧结温度在900～1300℃之间,烧结时间为4～16h。对TiO2电极质量测试结果表明,按上述工艺制备的电极完全能够满足电解过程的需要。     

RuO_2电极的SEM和AFS研究

通过对 RuO_2电极在不同烧结温度和电解时间条件下表面形貌的观察与 AES分析,推断出RuO_2 电极的活性中心是氧结构空位,在电极表面凸处氧结构空位较多;随着电解的进行,电极活性降低,氧结构空位减少,但在凸处的比在凹处的减少较多,故认为反应点较多地集中在表面凸处。     

熔盐电脱氧工艺条件的研究

熔盐电脱氧的基本工艺过程包括：球磨、压制、烧结、电解、清洗、干燥、测试。工艺条件的选择影响电解产物,选择合适的工艺条件有利于提高电解速度以及电解效率。并指出阴极片厚度、密度、孔隙率和金属氧化物得粒度、CaCl2熔盐中CaO的含量等均能影响电流效率。     

镁双极槽用TiB_2涂敷电极材料的性能

以ＴｉＢ２碳胶涂敷石墨作双极性电极，并对其常温和高温理化性能以及在ＭｇＣｌ２电解过程中的电化学性能进行测试；利用扫描电镜（ＳＥＭ）分析ＴｉＢ２碳胶层的织构以及胶层与基底石墨的粘结强度。结果表明，涂敷电极在常温下具有较高的机械强度；高温下抗氧化烧蚀、耐熔盐电解质和熔融液态金属的侵蚀；涂敷电极碳胶层结构致密，涂敷层渗入石墨基底，使胶层与石墨具有较高的粘结强度。将这种材料作为镁电解双极性电极，性能优良，有发展前景。     

TiN纳米管阵列/金属电极的构筑及其电催化性能

通过阳极氧化在金属钛上生长氧化钛(TiO2)纳米管阵列(NTAs),再经氨-氮化制得氮化钛(TiN)纳米管阵列.利用多电流阶跃法,使金属镍(Ni)均匀沉积在TiN-NTAs表面,形成多孔Ni@TiN-NTAs电极.通过等离子溅射,在电极上沉积Au层,可分别获得Ni@TiN-NTAs、Au@TiN-NTAs和Au/Ni@TiN-NTAs系列微结构复合电极.借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段对各产物进行了综合表征,并分别研究了这些电极在偏硼酸钠(NaBO2)碱性溶液中的电化学行为.研究结果表明:所得TiO2和TiN纳米管孔道结构规则,物相纯度较高,对过渡金属(Ni、Au)具有良好的负载和分散作用.在给定电解条件下,Au/Ni@TiN-NTAs表现出较低的电催化活性,但3种电解产物中均未检测到BH-4.     

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。     

熔盐电解制备金属钛工艺研究进展

熔盐电解法制备钛是钛工业发展一直以来探索寻求突破的主要新工艺。近年来,熔盐电解工艺引起了国内外研究者的高度关注,笔者就当前金属钛制备主要电解工艺（FFC剑桥法、OS法和USTB法）的研究进展进行概述,重点对各工艺的过程、原理及特点进行对比分析。基于目前各工艺研究现状,对各工艺的优缺点进行了对比,并讨论了熔盐电解制钛工艺实现工业化面临的问题。     

电脱氧Nb2O5制取金属铌

以Nb2O5粉末烧结片为阴极,以石墨为阳极,在CaC12-NaCl熔盐电解质中对Nb2O5进行电脱氧,获得金属铌.对不同密度的Nb2O5粉末烧结阴极的制取以及烧结阴极密度对电脱氧Nb2O5的影响进行研究.结果表明,阴极片的烧结密度对Nb2O5在CaC12-NaCl熔盐中的电脱氧有着极其重要的影响,烧结密度越低,电解起始电流越大,并且在电脱氧过程中电流也越大;在相同电解时间内,阴极产物中残余氧化物化合价随阴极片密度的降低而降低;Nb2 O5粉末在8 MPa压力下成型,1 150℃下烧结8 h,所得的阴极片具有较好的电化学活性;在850℃下电解150 min,Nb2 O5可完全被还原;电脱氧反应速度会随电解时间的延长而逐渐减慢.实验结果表明,电脱氧是氧化物粉末颗粒与熔盐电解质接触、反应和电离的过程,Nb2O5的电脱氧过程是分步进行的,其中间产物是铌的一系列低价氧化物,即Nb5+→Nb4+→Nb2+→Nb.     

MoSi_2对二硼化钛惰性阴极材料性能的影响

用冷压烧结法制造了二硼化钛惰性阴极,研究了ＭｏＳｉ２对二硼化钛惰性阴极烧结性能的影响,得到致密的ＴｉＢ２基惰性阴极试样·在电解实验后,通过对二硼化钛阴极的表面和剖面的电子显微分析,发现铝液对此种惰性阴极的湿润性好于电解质对惰性阴极的湿润性,避免了电解质与阴极表面的直接接触·发现惰性阴极的腐蚀为电解质对阴极晶界的腐蚀·测得腐蚀速度为２－５３ｍｍ／ａ,证明其耐蚀性能良好     

TiO2薄膜结构特征初探

主要研究了半导体材料TiO2的部分特征,光谱吸收率与TiO2膜厚度成正比,TiO2膜在烧结前呈水合物团块状结构,表面粗糙度大, 空气中烧结后呈等粒或椭圆粒状镶嵌结构, 表面粗糙度比未烧的小,在抽真空加氮气烧结后成等粒状结构,表面较光滑,在空气中烧结的TiO2膜放至光敏染料中泡1 h后呈等粒状结构,表面较光滑.从TiO2光电池器件输出电功率来看,TiO2膜在空气中烧至450 ℃时的电输出的功率比在氮气中烧至530 ℃的高,印刷TiO2膜的丝网目数为500目时,电输出功率较佳.     

熔融碳酸盐燃料电池新型阴极材料的耐蚀性能

通过对几种新型的钙钛矿结构材料在熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)熔盐电解质(Li0.62K0.38) CO3中的耐蚀性能的研究,探讨了这些材料用作MCFC阴极的可行性.研究表明:SrFe0.5Co0.zO3虽然有着优良的混合导电特性,但在高温熔盐中腐蚀严重;La0.8Sr0.2MnO3,La0.8Sr0.2Ce0.1Mn0.9O3和La0.8Sr0.2Ni0.1Mn0.9O3在高温熔盐中严重锂化,且Sr大量溶解;而经Li2O掺杂的LaMnO3(Li与La的摩尔比为1:1),在高温熔盐中的稳定性良好.     

熔盐电解法生产铅-钙合金的电化学研究

用连续脉冲-示波器法和电位扫描法测量了CaCl_2-CaF_2系和 CaCl_2-CaF_2-PbCl_2系熔体的反电动势和电位扫描图。研究发现,在 0.1—4 A/cm~2的电流密度区间,含 PbCl_2熔体的反电动势为1.1—1.3 V,只略高于理论分解电压数值;而当采用CaCl_2-CaF_2熔体时,在0.2—2.OA/cm~2电流密度区间,若采用惰性钼阴极,反电动势值为2.7—3.35V,而采用铅阴极时,则为1.7—2.5V。所以,用熔盐电解法并采用铅阴极直接生产Pb-Ca合金仅电解工序就比对掺法节省大约1V的电能。     

熔融盐法合成球形锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2

采用热分析法对不同组成的LiOH-LiNO3二元体系进行研究,绘制了具有最低共熔点的该二元体系T-x相图,该体系的最低共熔点为175.7℃.利用低共熔混合物LiNO3-LiOH为锂盐,与前驱体球形Ni0.8Co0.2(OH)2混合烧结制备出了球形锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2.探讨了Li/(Ni+Co)摩尔比、合成温度、合成时间等因素对产品的影响.X射线衍射分析表明合成的材料具有规整的层状NaFeO2结构,SEM表明所得材料为球形.充放电测试表明在3.0~4.3的电压范围内,首次放电比容量可达170 mAh.g-1,充放电效率为95.5%.结果表明采用该工艺可以制备出电化学性能良好的LiNi0.8Co0.2O2正极材料.     

TiO2/Al2O3-Al2O3-TiO2/Al2O3绝缘结构的真空沿面闪络特性

基于变插入层介电常数的多层绝缘结构能改善电场分布、提高真空沿面闪络特性.通过真空热压烧结制备了TiO2/Al2O3-Al2O3-TiO2/Al2O3(A-B-A)3层绝缘结构,A层w(TiO2)为0.5%到20%.测量了该绝缘结构的真空沿面闪络特性,发现闪络特性随w(TiO2)的增加而提高,当w(TiO2)为20%时,其脉冲初次闪络电压较同等厚度的Al2O3陶瓷提高了63%.研究发现:A层的介电常数可由w(TiO2)调控,介电常数的增大能有效降低真空-绝缘子-阴极三结合点处的电场强度;A层表面存在的TiO2颗粒可以减小二次电子发射系数并改善表面电荷分布;TiO2的电导率虽比Al2O3高,但其仍为绝缘体,即使TiO2含量较高时也不会形成贯穿的导电通道.     

酸度对偏钛酸水热法合成纳米TiO2的影响

考察了酸度对偏钛酸作前驱体水热合成TiO2纳米粒子的影响,结果表明,该法合成的TiO2纳米粒子为锐钛矿型,增加酸度有利于提高合成的TiO2纳米粒子的粒径并获得较高的光电转换效率.     

高温固相法合成锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2研究

研究了高温固相法合成锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2时原材料、气氛、温度、时间、Li:(Ni Co)化学计量比例、氧气流量、二次烧结等参数对制备电极活性材料结构和电性能的影响，使用其优化后的工艺参数，制备出容量为170mAb/g的LiNi0.8Co0.2O2,并对此正极材料组成的电池性能进行了测试。     

溶胶-凝胶法制备粉体纳米二氧化钛的研究

采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2粉体,研究了溶液配比、烧结工艺对纳米TiO2粉体材料的影响,分别采用XRD和SEM对所制备样品的物相及形貌进行了表征．结果表明：当pH=4．5,钛酸丁酯与无水乙醇的比例为2：5,蒸馏水与无水乙醇的比例为1：3,所获得的TiO2溶胶性能良好;实验在不同烧结温度（300,450,600℃）下,所获得的TiO2粉末均为锐钛矿型,未发生晶型转变;在600℃烧结所制备的TiO2粉末的晶粒分布均匀、细小,直径约为25nm．可以得知,所制备的纳米TiO2具有良好的光催化性能．