学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

镁电解阳极过程和杂质铁阴极行为的研究

作　者: 楼经纬
导　师: 李冰
学　校: 华东理工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 石墨阳极析氯过电位熔盐电化学铁离子杂质
分类号: O646
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 63次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本课题研究了石墨阳极的物理化学性能、电化学性能,氧化物涂层电催化性能以及杂质铁离子在熔盐体系中的电化学行为。通过对石墨体积密度、开口气孔率、电阻率等物理化学性能,以及对石墨金相组织、XRD、SEM测试表征,高纯石墨、高功率石墨、超高功率石墨、9#石墨体积密度都在1.8g/cm3以上,孔隙率也是相对较小,而GSK、普通石墨的体积密度相对较小尤其普通石墨的体积密度只有1.5755g/cm3。高功率石墨的抗氧化性能最佳、开气孔率,石墨化程度等综合性能均优于其他电极,综合性能较好,普通石墨综合性能较差。循环伏安曲线研究结果表明：在700℃氯化物熔盐体系中,氯在不同的石墨材料的初始析出电位有差别。其中,GSK、高纯石墨具有较低的析氯电位,在1.2-1.3V之间,低于标准析氯电位,三种电极具有明显的去极化作用。而高功率石墨、超高功率石墨、9#石墨以及普通石墨电极材料初始析氯电位相近,在1.4-1.5V之间。普通石墨、GSK、TSK石墨具有较大的氯气嵌入电流、电极面积增加很大,表明了氯气和电解质容易嵌入和渗透进入；而高功率石墨的氯气嵌入电流较小,高功率石墨面积几乎没有改变,表明了高功率石墨电极具有较好的抗电解质渗透和腐蚀性能,研究结果与电解实验结果一致。在光谱纯石墨基体上使用热分解法制备了稀土氧化物涂层的电极。使用循环伏安法、计时电流法、计时电位法、方波伏安法、脉冲电流法、极化曲线法等电化学研究方法分析表明：在700℃高温下KCl-NaCl-MgCl2熔盐体系中,氧化钕、氧化镧涂层对阳极析氯过程显示了一定的催化活性。在电流密度为0.5A/cm3的条件下,光谱纯石墨电极、氧化镧和氧化钕的氯气析出过电位分别为300mV、100mV、180mV。采用循环伏安法和计时电位法等电化学方法研究高温下铁离子在KCl-CaCl2-NaCl-MgCl2熔盐中的电化学行为。研究结果表明,在加入Fe2+和Fe3+情况下,只观察到Fe2+/Fe的氧化还原过程,没有Fe2+/Fe3+的氧化还原过程出现。FeCl3高温分解成FeCl2,因此只有Fe2+离子还原,为Fe2+/Fe一步还原。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章前言  11-16
  1.1 金属镁及其合金的应用前景  11-12
    1.1.1 镁的性能  11
    1.1.2 镁及镁合金的应用  11-12
  1.2 镁资源概述  12-13
    1.2.1 世界镁资源的分布与利用  12
    1.2.2 盐湖镁资源的利用  12-13
  1.3 镁的生产  13-14
    1.3.1 镁生产的主要方法  13
    1.3.2 镁生产现状  13-14
  1.4 研究意义  14-15
  1.5 研究内容  15-16
第2章文献综述  16-23
  2.1 熔盐电化学常用实验研究方法及原理  16-20
    2.1.1 循环伏安法  16-17
    2.1.2 计时电流法  17
    2.1.3 计时电位法  17-18
    2.1.4 方波伏安法  18-19
    2.1.5 极化曲线法  19-20
  2.2 电解过程的研究  20
  2.3 阳极过程研究  20-21
  2.4 氧化物涂层电催化  21
  2.5 镁电解过程中杂质阴极电化学行为的研究  21-23
第3章实验准备及石墨材料的性能  23-40
  3.1 实验设备、仪器及试剂  23-25
    3.1.1 主要试剂  23
    3.1.2 试剂的预处理  23
    3.1.3 实验设备  23-25
      3.1.3.1 常用设备  23-24
      3.1.3.2 常用分析测试仪器  24
      3.1.3.3 电化学实验设备  24-25
  3.2 参比电极的标定  25-28
  3.3 不同石墨材料的物理化学性能测试  28-36
    3.3.1 金相实验  28-30
    3.3.2 体积密度测量  30-31
    3.3.3 石墨材料开气孔率测试  31-32
    3.3.4 电阻率测定  32-33
    3.3.5 石墨XRD分析  33-35
    3.3.6 石墨抗氧化性测试  35-36
  3.4 氧化物涂层电极的制备  36-38
    3.4.1 制备方法的选择  36
    3.4.2 基体制作  36
    3.4.3 涂液的制备  36-37
    3.4.4 热分解处理  37-38
    3.4.5 电极封装  38
  3.5 本章小结  38-40
第4章石墨阳极电化学性能的研究  40-59
  4.1 石墨阳极的电化学行为研究  40-47
    4.1.1 实验方法和设备  40
    4.1.2 实验结果与讨论  40-47
      4.1.2.1 循环伏安曲线表征氯气和电解质的渗透  40-45
      4.1.2.2 阳极过电位的计算  45-47
  4.2 镁电解实验  47-54
    4.2.1 实验方法和设备  47
    4.2.2 实验结果与分析  47-54
  4.3 稀土氧化物涂层的电化学性能  54-58
    4.3.1 实验结果与讨论  55-58
      4.3.1.1 La_2O_3和Nd_2O_3析氯性能比较  55-56
      4.3.1.2 阳极析氯过电位  56-58
  4.4 本章小结  58-59
第5章杂质铁离子在镁电解质体系中的电化学行为  59-68
  5.1 引言  59
  5.2 实验方法和设备  59
  5.3 实验结果与讨论  59-67
    5.3.1 Fe(Ⅱ)阴极还原电化学过程  59-64
    5.3.2 Fe(Ⅲ)阴极还原电化学过程  64-67
  5.4 本章小结  67-68
第6章结论  68-69
参考文献  69-74
论文发表情况  74-75
致谢  75

镁电解阳极过程和杂质铁阴极行为的研究

内容摘要

全文目录

相似论文