CaCl-,2--NaCl熔鹽中Nb-,2-O-,5-電極脫氧反應(yīng)的電化學(xué)研究.pdf

1、目前,鈮粉主要通過高溫下還原鈮的高純化合物(氧化物、氟絡(luò)鹽、氯化物)制得.現(xiàn)存的這幾種火法冶金制取金屬鈮的方法均具有工藝復(fù)雜、能耗多、成本高,并且可能會(huì)引起環(huán)境污染等諸多問題.通過施加電壓可使Nb<,2>O<,5>脫氧制備Nb.這種制備金屬的方法對環(huán)境污染小,有望發(fā)展成為新的金屬制備技術(shù),替代現(xiàn)行的冶金生產(chǎn)工藝.由于Nb有多種氧化物,反應(yīng)過程中可能生成的中間產(chǎn)物,影響反應(yīng)的速率和產(chǎn)品質(zhì)量.該文采用循環(huán)伏安、單電勢階越和交流阻抗方法,研究

2、了780C共晶成分CaCl<,2>一NaCl熔鹽中Nb<,2>O<,5>的脫氧反應(yīng).在Nb<,2>O<,5>電極的循環(huán)伏安曲線上出現(xiàn)三個(gè)還原峰;單電勢階越實(shí)驗(yàn)中獲得的電極電壓與電流關(guān)系表明,在Nb<,2>O<,5>電極上逐漸施加電壓時(shí)發(fā)生三個(gè)還原反應(yīng);取樣伏安研究結(jié)果表明Nb<,2>O<,5>脫氧為金屬Nb的反應(yīng)歷程為:Nb<,2>O<,5>→NbO<,2>→NbO→Nb.結(jié)合X射線衍射結(jié)果,得到如下反應(yīng)機(jī)理:2Nb<,2>O<,5>+

3、Ca<'2+>+2e<'->=CaNb<,2>O<,6>+2NbO<,2>(1)CaNb<,2>O<,6>+2NbO<,2>+2 Ca<'2+>+4e<'->=Ca<,3>Nb<,2>O<,8>+2NbO(2)Ca<,3>Nb<,2>O<,8>+NbO+Ca<'2+>+2e<'->=Ca<,4>Nb<,2>O<,9>+Nb(3)表征Nb<,2>O<,5>還原過程的交流阻抗譜在電位為-1.8V時(shí)出現(xiàn)三個(gè)時(shí)間常數(shù),也有力證明了Nb<,2>O