熔鹽電解TiO-,2-制備鈦及其還原機(jī)理的研究.pdf

1、鈦作為一種銀白色金屬，是二十世紀(jì)出現(xiàn)的最引人注目的新型結(jié)構(gòu)材料和功能材料，具有一系列特殊性能，如密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫低溫和適用溫度范圍廣等，在許多領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用。自19世紀(jì)60年代以來，國際上提出了多種冶煉鈦工藝，其中Kroll法是當(dāng)今世界普遍采用的方法，該法是將富鈦料氯化、精制為TiCl4蒸氣，再用金屬鎂還原為海綿狀金屬鈦。這種傳統(tǒng)工藝由于流程長、工序復(fù)雜等因素而使鈦生產(chǎn)成本居高不下，鈦的應(yīng)用也因此受到了極大的限制。

2、 本論文通過在熔鹽中直接電化學(xué)還原TiO2制備金屬鈦，研究了陰極材料制備（成形和組裝）、熔鹽電解質(zhì)的選擇等因素對電解效果的影響，并重點進(jìn)行了電解還原機(jī)理的研究。 本論文利用循環(huán)伏安法、計時電流法和交流阻抗法等電化學(xué)方法，探討了溫度范圍在1123K～1183K時，TiO2在熔融CaCl2中還原為金屬鈦的電化學(xué)行為，推斷TiO2在CaCl2熔鹽中的電化學(xué)還原是分兩步逐級進(jìn)行的 TiO2+ 2 e= TiO +O 2-

3、 TiO + 2 e= Ti +O 2- 這兩個反應(yīng)方程式的反應(yīng)電子數(shù)和電荷傳遞電阻分別通過計時電流法及交流阻抗譜等效電路擬合求出。在所研究的實驗條件下，這兩步反應(yīng)都為電荷傳遞動力學(xué)行為所控制。 通過比較研究六種陰極組裝工藝表明，不同的陰極材料制備工藝（成形和組裝）對電解體系的電流及電流密度產(chǎn)生一定的影響；將TiO2塊鉆