熔鹽體系中Sm在不同陰極上的電化學(xué)行為及合金制備的機(jī)理研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，稀土合金（如釤合金）在汽車、鋼鐵、航天等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。所以稀土釤合金的市場需求也越來越大。另外，在乏燃料后處理中，Sm的電解提取是當(dāng)今的一個(gè)很重要的課題，因?yàn)镾m對(duì)中子的吸收截面大，阻止錒系捕獲中子，降低了嬗變效率。本文研究了Sm離子在LiCl–KCl體系中在惰性和活性電極上的電化學(xué)行為和Sm–M（M=Al，Ni，Cu，Zn）合金的形成機(jī)理，并采用陰極合金化法制備出Sm–M合金。這為Sm的電解提取提供了一條可行的

2、思路，同時(shí)可獲得高附加值的Sm–M合金。
　　本論文首先研究了Sm(ΙΙΙ)離子還原過程。在鉬電極上我們只觀察到Sm(ΙΙΙ)還原為Sm(ΙΙ)的過程，觀察不到Sm(ΙΙ)還原為Sm的過程。773K時(shí)在鉬電極上，在LiCl–KCl–SmCl3（5wt.％）熔鹽體系中，我們通過循環(huán)伏安法測得Sm(ΙΙΙ)離子在?0.62 V左右還原成Sm(II)。同時(shí)用方波伏安法（還原電位為0.65V），開路計(jì)時(shí)電位（還原電位為0.57V）和穩(wěn)態(tài)極

3、化法（還原電位為0.60V）以及反向計(jì)時(shí)電位法（還原電位為0.64V）測得的Sm(ΙΙΙ)離子還原為 Sm(ΙΙ)的還原電位也都接近這個(gè)值。另外，我們用循環(huán)伏安法研究了在773K時(shí)，鉬電極上，Sm(ΙΙΙ)/Sm(II)在LiCl–KCl熔鹽體系中的可逆性。結(jié)果表明：在低于0.2V·s–1掃速下，Sm(ΙΙΙ)/Sm(II)電極過程是可逆的。通過方波伏安法計(jì)算了Sm(ΙΙΙ)還原為Sm(ΙΙ)過程中的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目（近似等于1），說明Sm

4、(ΙΙΙ)離子還原為Sm(ΙΙ)是1個(gè)電子轉(zhuǎn)移過程。通過循環(huán)伏安法計(jì)算了773K時(shí)在鉬電極上，在LiCl–KCl–SmCl3（5wt.%）熔鹽體系中Sm(ΙΙΙ)離子的擴(kuò)散系數(shù)DSm(ΙΙΙ)=3.65×10–5cm2·s–1。通過反向計(jì)時(shí)電位法測得 Sm(ΙΙΙ)和Sm(II)在熔鹽體系中的擴(kuò)散系數(shù)分別為DSm(ΙΙΙ)=5.69×10–5cm2·s–1和DSm(II)=6.83×10–5cm2·s–1。
　　本論文的第二部分通

5、過循環(huán)伏安法、方波伏安法、穩(wěn)態(tài)極化法以及開路計(jì)時(shí)電位法研究Sm(ΙΙΙ)離子在不同活性陰極（Al，Ni，Cu和液態(tài)Zn）上的電化學(xué)行為。結(jié)果表明：在活性陰極上，能夠觀察到Sm(II)沉積的信號(hào)。這是由于Sm(II)能在活性電極上通過欠電位沉積形成金屬間化合物，并且在不同的活性陰極上形成金屬間化合物的電位和種類是不一樣的。我們通過恒電位和恒電流電解制備出了不同的Sm–M合金。
　　本論文研究了Sm(ΙΙΙ)在惰性電極和活性陰極上的電