金屬鈮具有熱中子俘獲面積小、熔點高等特點,是現代科學技術發(fā)展中至關重要的金屬材料。目前金屬鈮的生產工藝,存在著過程復雜、能源消耗大、污染環(huán)境和產品品質難以控制等問題,這些不足也導致金屬鈮的價格高居不下,限制了其在各個領域的應用。基于以上問題,在金屬鈮的新型提煉技術中,熔鹽電解工藝成為了關注的重點。在電解過程中,由于電解質中陰/陽離子與鈮離子相互作用,造成了鈮離子存在狀態(tài)的不同,繼而影響電解產品及效率。本文聚焦熔鹽電解鈮技術,主要研究了電解質陰離子與鈮離子間作用關系,并通過電化學及化學分析等手段探究其影響作用,為短流程、低成本的電解制備金屬鈮工藝提供理論支持。本文工作主要包括以下三部分:第一、系統(tǒng)地研究了鈮離子在KCl-Na Cl熔鹽中的電化學行為;第二、探明了氟離子對KCl-Na Cl熔鹽中鈮離子還原過程的影響;第三、查明了鈮離子在Al Cl₃-Na Cl熔鹽中不同氟離子濃度下的電化學行為。研究發(fā)現,第一、鈮離子在750℃,KCl-Na Cl熔鹽中的電極還原過程是準可逆的三步反應Nb(V)→Nb(III)→Nb(I)→Nb。通過循環(huán)伏安法、方波伏安法和計時電位法證...

【文章頁數】：95 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 金屬鈮的現狀
        1.1.1 金屬鈮的儲存現狀
        1.1.2 金屬鈮的性質與用途
        1.1.3 金屬鈮的應用現狀
    1.2 金屬鈮冶煉方法
        1.2.1 傳統(tǒng)還原法
        1.2.2 熔鹽電解法
    1.3 金屬鈮電解提取與提純中電解質的選擇
        1.3.1 氟化物熔鹽體系
        1.3.2 氯化物熔鹽體系
        1.3.3 氟氯化物熔鹽體系
    1.4 電解質中金屬離子穩(wěn)定性的影響因素
        1.4.1 電解質陰離子對金屬離子的影響
        1.4.2 陽離子對電解質體系中金屬離子濃度與價態(tài)平衡的影響
    1.5 本課題的提出
    1.6 本課題的研究意義、內容及技術路線
2 實驗原理及方法
    2.1 實驗原料及儀器
    2.2 實驗裝置
    2.3 電解質選擇與制備
        2.3.1 高溫電解質選擇
        2.3.2 低溫電解質選擇
        2.3.3 熔鹽電解質的預處理
    2.4 電極選擇與制備
        2.4.1 輔助電極
        2.4.2 參比電極
        2.4.3 工作電極
    2.5 電化學測試方法
        2.5.1 循環(huán)伏安法
        2.5.2 方波伏安法
        2.5.3 計時電位法
        2.5.4 計時電流法
    2.6 電解樣品分析
        2.6.1 X射線衍射分析
        2.6.2 掃描電子顯微鏡分析
    2.7 本章小結
3 鈮離子在熔融KCl-NaCl熔鹽中的電化學行為
    3.1 循環(huán)伏安法研究鈮離子的電化學行為
    3.2 方波伏安法研究鈮離子的電化學行為
    3.3 計時電位法研究鈮離子的電化學行為
    3.4 計時電流法研究鈮離子的電化學行為
    3.5 金屬鈮在KCl-NaCl熔鹽中的電化學沉積
    3.6 本章小結
4 氟離子對鈮離子的電化學行為的影響
    4.1 [F^-]/[Nbⁿ⁺] =1.0時NbCl₅ 的電化學行為
    4.2 [F^-]/[Nbⁿ⁺] =2.0時NbCl₅ 的電化學行為
    4.3 [F^-]/[Nbⁿ⁺] =3.0時NbCl₅ 的電化學行為
    4.4 [F^-]/[Nbⁿ⁺] =5.0時NbCl₅ 的電化學行為
    4.5 [F^-]/[Nbⁿ⁺] =10.0時NbCl₅ 的電化學行為
    4.6 本章小結
5 AlCl₃-NaCl熔鹽中鈮離子的電化學行為
    5.1 NbCl₅在AlCl₃-NaCl熔鹽中的電化學行為
    5.2 [F-]/[Nbⁿ⁺] =1.0時NbCl₅ 的電化學行為
    5.3 [F-]/[Nbⁿ⁺] =2.0時NbCl₅ 的電化學行為
    5.4 [F-]/[Nbⁿ⁺] =3.0時NbCl₅ 的電化學行為
    5.5 [F-]/[Nbⁿ⁺] =5.0時NbCl₅ 的電化學行為
    5.6 [F-]/[Nbⁿ⁺] =10.0時NbCl₅ 的電化學行為
    5.7 本章小結
6 結論與展望
    6.1 主要結論
    6.2 展望
參考文獻
個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果
    個人簡歷
    在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果
致謝



本文編號：3751142