熔盐电脱氧法制备金属Cr及CeNi5合金的研究

论文摘要

Cr是一种重要的战略物资,具有质硬、耐磨、耐高温、抗腐蚀等特性,在冶金工业、耐火材料和化学工业中得到了广泛的应用。CeNi5是一种性能优良的储氢材料,是目前商用储氢材料的重要组成部分之一。这两种材料现行的工业制备方法存在工艺复杂、设备昂贵、污染重等缺点,导致其成本居高不下,应用受到限制。熔盐电脱氧法制备金属及合金是近年来发展起来的绿色冶金新技术,它的优越性在于可以简化工艺、降低成本。对于开拓新技术、新工艺在金属材料制备中的应用,提高效率,节能降耗,减少污染等均有重要的实际意义。分别以Cr2O3、CeO2以及NiO、CeO2混合试样为原料,进行了熔盐电脱氧法制备Cr、Ce金属和CeNi5合金的研究。考察了试样的烧结温度、电解电压、电解时间、熔盐温度对电脱氧效果的影响,用循环伏安法研究了反应机理,测试了电解产物CeNi5的储氢性能。Cr2O3电脱氧的试验结果表明:电解还原过程是由高价到低价分步完成的。电解还原首先从阴极片的外层接触电极导线的部分开始,从外向内,从高价到低价逐步完成。扩散作用是影响熔盐电脱氧反应速度的重要环节,增大孔隙率可能是加快反应速度的有效途径。从CeO2、NiO混合试样成功地制备了CeNi5合金,对不同反应条件下的电解产物作了SEM和XRD分析。结果表明:烧结温度对试样的孔隙率、产物形貌有较大的影响,850℃、1050℃烧结片电解11h可得到纯的CeNi5合金。在2.5～3.1V电压下均可完成电脱氧反应。电压低于2.2V,无CeNi5生成。熔盐温度是一个重要的影响因素,较低的熔盐温度使得产物纯度降低。循环伏安曲线和XRD分析表明,NiO-CeO2阴极电解过程为NiO首先还原,CeO2在Ni的表面还原,与Ni反应生成CeNi5合金。试验得到的CeNi5具有良好的储氢性能和循环稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 熔盐电脱氧法概述
• 1.1.1 电脱氧机理及工艺过程
• 1.1.2 电脱氧效果的影响因素
• 1.1.3 优势及局限性
• 1.1.4 研究进展
• 1.2 熔盐的特性及应用
• 1.2.1 熔盐的特性
• 1.2.2 熔盐的应用
• 1.3 Cr 的制备及应用
• 1.3.1 Cr 的物理及化学性质
• 1.3.2 Cr 的应用
• 1.3.3 Cr 的工业制备方法
• 5 型储氢材料的开发应用'>1.4 AB₅型储氢材料的开发应用
• 1.4.1 稀土储氢材料的储氢原理
• 1.4.2 稀土储氢材料的制备
• 1.4.3 储氢材料的性能及用途
• 5 型储氢合金开发现状及研究进展'>1.4.4 AB₅型储氢合金开发现状及研究进展
• 1.5 课题研究内容
• 2 电脱氧制备金属Cr
• 2.1 试验设备及材料
• 2.2 试验内容
• 2.2.1 材料的准备
• 2.2.2 电解
• 2.2.3 循环伏安测试
• 2.2.4 产物形貌及相组成分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 影响因素分析
• 2.3.2 反应机理的研究
• 2.4 小结
• 3 电脱氧制备金属Ce
• 3.1 试验内容
• 3.1.1 烧结片及熔盐的准备
• 3.1.2 试验过程
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 烧结对试样形貌及孔隙的影响
• 3.2.2 电流曲线及阳极破损情况分析
• 3.2.3 电流产物形貌及相组成
• 5 合金'>4 电脱氧制备CeNi₅合金
• 4.1 试验内容
• 4.1.1 阴极片及熔盐的准备
• 4.1.2 孔隙率的测定
• 4.1.3 循环伏安曲线测试
• 4.1.4 合金储氢性能测试
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 影响因素分析
• 4.2.2 反应机理的分析
• 4.2.3 合金储氢性能的分析
• 4.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集