高钛低铝型高温合金电渣重熔渣系及工艺研究

高钛低铝型高温合金是用于现代航空、火箭发动机以及燃气轮机的重要合金材料,该合金在电渣重熔过程减少合金中钛的烧损和均匀控制钛含量分布是当时国内外尚未解决的技术难题。 通过实验研究,查清了该类型合金中钛烧损机理,发现钛烧损主要与渣中TiO_2含量有关,渣中Al_2O_3、TiO_2对钛有氧比作用,与钛平衡的是渣中Ti_3O_5,Ti_3O_5又会被大气氧化成TiO_2;减少钛烧损的关键在于化渣过程使渣中部分TiO_2还原为Ti_3O_5,并在重熔全过程保持一定量的Ti_3O_5。此外,发现MgO在渣中可提高Ti_3O_5和Al_2O_3的活度系数同时又能降低渣中TiO_2的活度系数,从而减少钛的烧损。研制出了该类型不同牌号合金电渣重熔相适应的CaF_2—Al_2O_3—MgO—TiO_2渣系。另一方面利用上述机理研     

铱钽涂层形稳阳极电解含乙腈的模拟废水

乙腈是一种脂肪族的急性剧毒有机污染物,不仅危害大而且来源广泛,众多行业产生的污水中都包含乙腈。为了找到一种适合的DSA阳极来高效率地降解乙腈,对四种不同材料的阳极(钌铱钛(Ti/TiO_2-IrO_2-RuO_2)、钌铱钛锡(Ti/TiO_2-IrO_2-RuO_2-SnO_2)、铱钽钛(Ti/TiO_2-Ta_2O_5-IrO_2)和铱钽钛锡(Ti/TiO_2-Ta_2O_5-IrO_2-SnO_2))分别降解乙腈模拟废水的产物进行了研究,通过国标法测定不同时间段降解产物的COD值,比较四种阳极对乙腈模拟废水降解效果的优劣,结果显示在降解2.5 h时涂层含有铱钽钛元素的电极对乙腈的降解效果最佳。并以此电极为代表优化降解乙腈模拟废水条件,得到最佳条件为:p H为6.60,浓度为每500 m L水中含1.32 m L乙腈,电压为4.10 V,在此条件下降解率可达到69.0%。     

攀枝花钛精矿真空碳热固相还原

运用FactSage、XRD和BSE-EDS分析手段研究了在1 000～1 400℃下真空碳热还原钛精矿的物相变化及还原历程。结果表明:还原温度能促进还原反应进行和金属铁的形核长大。当温度为1 200～1 300℃时反应最为剧烈;在1 350℃时有硅进入铁相,初期有少量的Fe_2TiO_4→FeTiO_3,钛精矿的还原历程主要为:FeTiO_3→FeTi_2O_5→Ti_3O_5→Ti_2O_3。铁氧化物被还原为金属铁,并形核集聚长大,钛氧化物则由高价态向低价态转变,还原最终主要物相为Ti_2O_3和金属铁。还原过程中会形成(Fe,Mg)TiO_3及M_3O_5型固溶体,遏制铁的还原效果。     

高镁、钙的高钛渣的相组成

本文对高镁、钙高钛渣的渣相进行了研究,查明有5个相。发现了高钙、镁富集区结晶相它是化合物2CaO·TiO_2。玻璃相中富集MgO。黑钛石固溶体含MgO很低,其量只占渣中MgO总量的11.65％。该固溶体中MgTi_2O_5/Ti_2O_5的分子比为1:24。导出了渣中黑钛石的分子式为 0.15[(Mg_(0.27)Ti_(0.73))O·2TiO_2]·0.85[Ti_2O_3·TiO_2]     

钛网表面TiO2纳米管表征及光催化性能研究

采用阳极氧化的方法在钛网基体上制备了二氧钛纳米管.利用SEM、XRD、TEM和XPS对试样进行了表征,并对其紫外光光催化性能进行了测试.结果显示,以钛网为载体试样,SEM照片显示出特别的背脊结构.XRD分析表明TiO_2纳米管在热处理温度450℃与550℃之间发生了锐钛矿相向金红石相的转变.由XPS拟合分峰后表明,试样表面Ti元素存在方式有TiO_2和Ti_2O_3.经热处理TiO_2纳米管降解罗丹明B实验表明,锐钛矿与金红石混合结构较单纯锐钛矿结构光催化效率高,金红石含量存在一个最佳值.     

尺寸稳定性阳极催化电极降解对硝基苯酚的研究

对硝基苯酚是一种芳香族的急性剧毒有机污染物,不仅危害大而且来源广泛,众多行业产生的污水中都包含对硝基苯酚。为了找到一种适合的DSA阳极来高效率地降解对硝基苯酚,对四种不同材料的阳极电极(钌铱钛(Ti/TiO_2-IrO_2-RuO_2)、钌铱钛锡(Ti/TiO_2-IrO_2-RuO_2-SnO_2)、铱钽钛(Ti/TiO_2-Ta_2O_5-IrO_2)和铱钽钛锡(Ti/TiO_2-Ta_2O_5-IrO_2-SnO_2))分别降解对硝基苯酚模拟废水的产物进行了研究。通过紫外分光光度法测定不同时间段的降解产物在最大吸收波长处的吸光度,比较四种阳极电极对对硝基苯酚模拟废水降解效果的优劣,结果显示涂层含有铱钌钛元素的电极对对硝基苯酚的降解效果最佳。由此讨论电极涂层材料在降解过程中所起的作用,提出电极的降解机理。     

高钛低铝高温合金电渣重熔钛烧损的研究

本文研究了GH132和GH136合金电渣重熔过程钛烧损的某些机理,发现渣中TiO_2浓度较高时,(TiO_2)是[Ti]烧损的主要氧化剂。与[Ti]相平衡的渣中钛的低价氧化物主要是Ti_3O_5,决定[Ti]烧损速率的主要因素是Ti~(4 )在钢/渣界面层的传质速度,该传质速度随着渣中TiO_2浓度的增加而增大。降低Ti~(3 )向渣/气界面的扩散速度是减少[Ti]烧损的关键环节。实验研究了CaF_2-Al_2O_3-TiO_2渣系中Ti~(4 )在电极/熔渣和金属熔池/溶渣界面1700±10℃时的传质系数与渣中TiO_2含量之关系;测定了Ti~(3 )向渣/气界面(温度为1500℃)的传质系数为2.2×10~(-1)厘米/移。     

多孔钛负载TiO_2纳米管复合材料的制备及其光催化性能研究

针对TiO_2纳米粉末在废液处理过程中回收难的问题,采用阳极氧化的方法在孔隙度为30%的多孔钛上制备TiO_2纳米管,主要研究了HF浓度、氧化时间和氧化电压对TiO_2纳米管显微形貌的影响,并选用罗丹明B(RhB)溶液作为处理对象,研究多孔钛负载TiO_2纳米管复合材料的光催化性能.结果表明:当电解液中HF质量分数为0.6%、氧化时间为2 h、氧化电压为30 V时,可在多孔钛上生长结合牢固、均匀分布的TiO_2纳米管;经紫外光照射5 h,多孔钛负载TiO_2纳米管复合材料对RhB溶液的光催化效率可达77.2%,而相同条件下,钛片负载TiO_2纳米管的光催化效率仅71.2%.     

H_2Ti_2O_5·H_2O纳米管的制备、热分解及其形成机理的研究

通过水热合成法制备了钛纳米管(Titanium Nanotubes,TNTs),采用扫描电子显微镜-能量散射X射线光谱分析(SEM-EDS)、X射线衍射光谱(XRD)等一系列方法对钛纳米管的微观结构和化学组成进行了研究,并在此基础上对其分子结构和形成机理进行探讨.研究结果表明:在水热反应过程中,OH~-在高温强碱环境下进攻TiO_2,导致部分Ti-O键断裂,Na~+取代部分Ti原子,与O相连,形成一系列钛酸盐;经酸洗,H~+置换了钛酸盐中的Na~+,生成了H_2Ti_2O_5·H_2O;将TNTs置于马弗炉中于600℃灼烧,1 h后,H_2Ti_2O_5·H_2O脱去部分H_2O,质量降低9.92%,并转化为锐钛型TiO_2;灼烧时间延长至48 h,质量降低14.5%,H_2Ti_2O_5·H_2O几乎完全转化为TiO_2,且有部分锐钛型TiO_2转化为金红石型TiO_2.     

从底吹转炉含铌渣中提取铌化学精矿

对包头底吹转炉含铌渣用硫酸—过氧化氧法进行了提取铌化学精矿的实验室研究。原渣含Nb_2O_55～8％。经破碎、球磨及除铁后加浓硫酸及硫酸铵在200～250℃进行硫酸化焙烧。焙烧渣在固∶液=1∶3,硫酸酸度为4N及低于25℃的条件下用过氧化氢浸出。滤液经煑沸分解过氧化氢络合物以沉淀铌酸。铌由渣中浸出率为81～85％,由液中沉淀率为95～99％,总回收率为79～82％。铌化学精矿含Nb_2O_5>65％。     

铜丝除钒精制四氯化钛废弃物中铌钽资源研究

铜丝除钒精制四氯化钛所排废弃物中含有丰富的钒、铜、钛等资源。进一步研究结果表明,该废弃物中铌、钽含量也很高。其中铌含量可达到2.66%,钽含量可达到0.29%,远高于铌钽的工业品位,是一种新型的铌钽资源。该废弃物中的铌钽应为钛铁矿伴生稀有元素,在四氯化钛制备过程中,经过钛铁矿选冶、富钛料高温氯化、粗四氯化钛精制等工艺过程富集而形成。     

Fe_2O_3/TiO_2复合纳米管阵列的制备及其可见光催化性能研究

在氟化铵-乙二醇体系中,采用阳极氧化法在铁基体上制备Fe_2O_3纳米管阵列,然后以氟钛酸铵为钛源,利用水热法在Fe_2O_3纳米管阵列上负载TiO_2纳米片,制得Fe_2O_3/TiO_2复合纳米管阵列,利用SEM、EDS、XRD、TEM、UV-Vis等手段,对所制Fe_2O_3/TiO_2纳米管阵列的表面形貌、物相结构及光催化性能进行表征,并分析Fe_2O_3/TiO_2纳米结构对亚甲基蓝的可见光降解能力。结果表明,Fe_2O_3/TiO_2复合纳米管阵列具有良好的可见光响应;NH_4F浓度为0.4%、水热反应3h制备的Fe_2O_3/TiO_2复合结构具有最佳的光催化性能,对亚甲基蓝的降解率可达90%。     

TiO_2的同质多象变体的拉曼光谱特征和高压相变研究

本文对 TiO_2的同质多象变体:金红石、锐钛矿、板钛矿和铌铁矿结构型TiO_2-Ⅱ分别进行了群论分析,并对实测拉曼光谱进行了归属讨论。金红石和锐钛矿的拉曼光谱研究表明,在高压条件下,两者都表现出相变特征。金红石在压力为102kbar 时转变为铌钛矿型 TiO_2-Ⅱ,而锐钛矿在压力为54kbar 时转变为 TiO_2-Ⅱ,并且前者的相变是缓慢的过程,而后者是瞬时转变。本文的研究还显示,金红石、锐钛矿和 TiO_2-Ⅱ的拉曼谱带的频率和压力之间具有线性相关关系,其中每一个变体都有一个谱带与压力成负相关关系。     

TiO_2、Al_2O_3基燃烧催化剂的固态化学研究

研究了TiO_2烧结及相变过程的动力学、机理及载体TiO_2经Al2O_3改性后的热稳定性。考察了以纯TiO_2和改性TiO_2为载体所制催化剂的耐热性。结果表明,Tio_2的烧结为体积扩散过程,锐钛型TiO_2变为金红石型的核化-生长过程中,成核和生长的活化能分别为71kJ/mol和227kJ/mol,其中生长过程为晶界扩散。用共沉淀法在TiO_2中掺杂Al_2O_3能明显提高Tio_2的热稳定性。Cu-Mn-Ce-O/TiO_2催化剂在700℃高温处理时,催化活性反而升高,这可能与TiO_2的相变过程有关。     

G/TiO_2/CoFe_2O_4磁性复合光催化材料的制备及光催化降解亚甲基蓝

以天然鳞片石墨为原料,用改进的Hummers法氧化制备氧化石墨烯;以Fe Cl2,Fe Cl3为原料,用共沉淀法合成Co Fe_2O_4;再用一步水热合成法制备G/TiO_2/Co Fe_2O_4三元纳米复合材料.用FT-IR、XRD、AFM、TEM对氧化石墨烯和G/TiO_2/Co Fe_2O_4复合材料进行表征,并在紫外光照下对比G/TiO_2,TiO_2/Co Fe_2O_4,G/TiO_2/Co Fe_2O_4复合材料对亚甲基蓝的降解效果.结果表明,在紫外光照射下,G/TiO_2/Co Fe_2O_4复合材料光催化降解亚甲基蓝的催化效率明显大于单纯G/TiO_2,TiO_2/Co Fe_2O_4,光催化40 min后,脱色率达90%.G/TiO_2/Co Fe_2O_4复合材料不失为一种有潜力的光催化降解染料废水催化材料.     

CsPW11Fe/TiO2纳米管修饰电极的制备及对H2O2的检测

采用二次阳极氧化法在纯净的钛片表面制备出TiO_2纳米管,经表面清洗后将其放入带聚四氟乙烯衬里的反应釜中,同时向釜中加入一定量的Keggin型铁取代杂多酸盐Cs_4PW_(11)O_(39)Fe(III)(H_2O)(CsPW11Fe)水溶液,通过水热法在TiO_2纳米管内生长CsPW_(11)Fe晶体,最终得到CsPW_(11)Fe/TiO_2纳米管修饰电极。通过SEM和XRD对该修饰电极进行了表征,研究了其电化学性能以及对H_2O_2的电催化行为。结果表明,CsPW11Fe/TiO_2纳米管修饰电极的峰电流与峰电位随H_2O_2浓度不同而发生明显的变化,因此可以作为电化学传感器应用于H_2O_2的检测。     

含TiO_2熔渣与铁液之间钛的行为

探讨了含TiO_2熔渣与铁液之间钛的行为,结果表明在试验条件下,钛从熔渣向铁液内迁移时受钛离子在渣中扩散的控制,整个迁移过程的表观级数为准零级,表观活化能为62kcal/mol,讨论了渣中TiO_2含量,碱度,温度等因素对钛迁移量和迁移速度的影响,发现炉渣碱度对钛迁移影响具有两重性:若渣中TiO_2含量较高时(TiO_2>25％),提高碱度将减少钛的迁移量和迁移速度;反之,若渣中TiO_2含量较低时(TiO_2<25％),提高碱度却增加钛的迁移量和迁移速度。     

钛粉氧化法制备TiO_2及其光催化性能研究

对纯钛粉及已氧化钛粉在空气中进行加热处理,采用氧化法制备Ti O_2,利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)对制得的Ti O_2进行物相分析,以罗丹明B为目标污染物,并对其进行光催化性能分析.实验结果表明,当纯钛粉加热温度不超过450℃时,XRD未检测出Ti O_2衍射峰;当加热温度达到550℃时开始出现金红石Ti O_2,且随氧化温度升高,纯钛粉氧化生成的Ti O_2逐渐增多;650℃加热后制得的Ti O_2光催化效率最高,对罗丹明B的降解率达到71.7%;XRD检测表明已氧化的钛粉以Ti_4O_7的形式存在,对其加热至450℃时开始出现金红石Ti O_2,550℃热处理后Ti_4O_7全部被氧化成金红石Ti O_2,但其光催化性能低于纯钛粉氧化制得的金红石Ti O_2.     

阿尔太伟晶岩中的铌金红石(Ilmenorutile)

铌金红石是属于钽金红石(Struverite)—锯金红石(Hmenorutile)系列的端员独立矿物。当成份中的钽大于铌时,称为钽金红石;反之,则称为铌金红石。其所以形成铌金红石或钽金红石,是由于在金红石的成份中,钛原子的位置被Fe~(3+)(或Fe~(2+))和Nb(Ta)~(5+)     

CaFe_2O_4/TiO_2光催化制氢性能

本文制备了p-n复合半导体光催化剂CaFe_2O_4/TiO_2,采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)及电化学工作站对光催化剂的结构和性能进行表征。以模拟太阳光催化产氢速率评价p-n复合半导体光催化剂CaFe_2O_4/TiO_2的光催化活性。探讨光催化剂中CaFe_2O_4添加量、甲醛浓度、反应体系pH对光催化产氢性能的影响,并对光催化活性的提高进行了机制分析。结果表明:CaFe_2O_4的导带比TiO_2的导带更负,同时在CaFe_2O_4/TiO_2内存在内建电场,两者均促进了电子从CaFe_2O_4向TiO_2的迁移,增强了光催化活性,0.4%CaFe_2O_4/TiO_2具有最高的光催化活性,2 h内的产氢速率达到0.989 mmol/(g·h)。此外,CaFe_2O_4/TiO_2的稳定性较好,可多次循环使用。