在LiCl-KCl-ZnCl2熔盐体系中电化学共还原提取钕

针对镧系元素钕,本文通过循环伏安、开路计时电位、方波伏安等方法研究了773 K时Nd（Ⅲ）在钼电极上在LiCl-KCl-ZnCl₂熔盐体系中的电化学行为及Zn-Nd合金的形成过程. 结果表明：在LiCl-KCl-ZnCl₂熔盐中,Nd（Ⅲ）在预先沉积的Zn 阴极上欠电位沉积形成三种Zn-Nd金属间化合物. 基于电化学行为研究,采用恒电位电解提取Nd并用方波伏安曲线测量来检测Nd（Ⅲ）离子浓度的变化,然后通过电解前后Nd（Ⅲ）离子浓度变化评估了Nd的电解提取效率. 实验结果表明：-1.84 V恒电位电解进行50 h后,Nd（Ⅲ）离子浓度接近于零,提取效率为99.67%. 在973 K时通过恒电流电解提取Nd并获得了Zn-Nd合金,通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）附带能量散射谱（EDS）对合金的相组成和微观形貌进行了分析. XRD分析表明在Zn-Nd合金中存在Nd₂Zn₁₇,LiZn 和Zn相,EDS能谱分析表明Nd在合金中的原子分数高达14.99%.     

氯化物体系中La的电化学提取及共沉积Zn-La合金

通过循环伏安、方波伏安和开路计时电位等方法研究了723 K时,La(Ⅲ)在LiCl-KCl和LiCl-KClZnCl_2熔盐体系中Mo电极上的电化学行为.结果表明,La(Ⅲ)还原为金属La是一步扩散控制的不可逆还原反应.在LiCl-KCl-ZnCl_2熔盐中,La(Ⅲ)在预先沉积的Zn阴极上欠电位沉积形成4种Zn-La金属间化合物.在923 K时通过恒电流电解获得Zn-La合金,通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)以及附带的能谱仪(EDS)对合金的相组成和微观形貌进行了分析.采用恒电位电解提取La并用方波伏安曲线检测La(Ⅲ)离子浓度的变化,电解50 h后,La(Ⅲ)离子浓度接近于零,提取效率达到99.55%.     

Dy（III）离子在LiCl-KCl熔盐中的电化学行为及Dy-Ni金属间化合物的选择性制备

采用循环伏安、方波伏安和开路计时电位等电化学方法研究了Dy(III)离子在LiCl-KCl共晶盐中的电化学行为及Dy-Ni合金形成的电化学机理.循环伏安和方波伏安法研究表明, Dy(III)离子的电化学还原过程为三个电子转移的一步反应.与惰性W电极相比, Dy(III)离子在Ni电极上的循环伏安曲线多出了三对氧化还原峰,是由于Dy与Ni形成了合金化合物,导致Dy(III)离子在活性Ni电极发生了欠电位沉积.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)附带能量散射谱(EDS)对恒电位(-1.6,-1.8和-2.0 V)电解制备的Dy-Ni合金进行分析,分别获得了DyNi5, Dy2Ni7和DyNi2金属间化合物.实验结果表明,通过控制电位进行恒电位电解可以有选择性地制备不同的金属间化合物.     

Dy(Ⅲ)离子在LiCl-KCl熔盐中的电化学行为及Dy-Ni金属间化合物的选择性制备

采用循环伏安、方波伏安和开路计时电位等电化学方法研究了Dy(Ⅲ)离子在LiCl-KCl 共晶盐中的电化学行为及Dy-Ni 合金形成的电化学机理. 循环伏安和方波伏安法研究表明, Dy(Ⅲ)离子的电化学还原过程为三个电子转移的一步反应. 与惰性W电极相比, Dy(Ⅲ) 离子在Ni 电极上的循环伏安曲线多出了三对氧化还原峰,是由于Dy与Ni 形成了合金化合物, 导致Dy(Ⅲ)离子在活性Ni 电极发生了欠电位沉积. 采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)附带能量散射谱(EDS)对恒电位(-1.6, -1.8 和-2.0 V)电解制备的Dy-Ni 合金进行分析, 分别获得了DyNi₅, Dy₂Ni₇和DyNi₂金属间化合物. 实验结果表明, 通过控制电位进行恒电位电解可以有选择性地制备不同的金属间化合物.     

氯化物熔盐体系中Gd的电化学行为及提取效率的评估

研究了773 K时GdCl₃在LiCl-KCl熔盐体系中在Mo和Al 电极上的电化学行为和热力学特性. 利用开路计时电位曲线得到了Gd(III)/Gd(0)体系在723-873 K温度范围的平衡电极电位和表观电极电位. 结果表明: 平衡电极电位和表观电极电位随着温度的升高而变正. 通过吉布斯自由能变进一步计算得到了GdCl₃在LiCl-KCl熔盐体系中不同温度下的活度系数. 结合稳态极化曲线, 求得去极化值, 并通过热力学计算, 求得773 K时Gd的理论提取效率. 在773 K时, 在LiCl-KCl-GdCl₃体系中, 以Al 为工作电极在-1.5 V左右通过恒电位电解提取Gd, 电解20 h后实际电解提取效率为94.22%. 对电解沉积物进行X射线衍射(XRD)分析, 检测到了Al₃Gd合金相.     

Pr(III)离子在LiCl-KCl熔体中Bi膜W电极上的电化学行为（英文）

采用循环伏安、方波伏安、计时电位和开路计时电位等电化学方法研究了Pr(III)离子在Li Cl-KCl-Bi Cl_3熔体中W电极上的电化学行为。循环伏安和方波伏安的研究表明,Pr在预先沉积的Bi膜电极上发生欠电位沉积是由于生成了Pr-Bi金属间化合物,导致Pr(III)在Bi膜电极上的还原电位比在W电极上还原电位更正。从开路计时电位曲线可以观察到两相共存的Pr-Bi金属间化合物的两个平台。利用开路计时电位计算了723-873 K温度范围内Pr在Pr-Bi合金中的活度和偏摩尔Gibbs自由能以及Pr-Bi金属间化合物的生成Gibbs自由能。通过恒电位电解,在液态Bi电极上得到了Pr-Bi合金,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)附带能量散射谱(EDS)对样品进行了表征,结果表明所得到的Pr-Bi金属间化合物为Pr Bi_2和Pr Bi。     

在LiCl-KCl-AlCl3熔盐中直接电化学还原Sm2O3及Al-Sm合金的形成

在803 K LiCl-KCl熔盐中,研究了通过添加助剂AlCl3直接电化学还原Sm2O3和Al-Sm合金的形成。以SmCl3为原料作为参照,采用循环伏安和方波伏安方法,研究了Sm2O3在LiCl-KCl-AlCl3熔盐体系中的电化学行为。通过对比发现在两个体系中,峰的数量和位置基本一致,这说明在LiCl-KCl熔盐中,加入AlCl3之后,可以将Sm2O3有效氯化。计时电位结果表明,当阴极电流比-139.8 mA.cm-2更负时,Al和Sm共同还原。为了提取Sm,采用恒电流从LiCl-KCl-AlCl3-Sm2O3熔盐中电解得到Al-Sm合金样品,并进行XRD表征,结果表明可以通过调节AlCl3和Sm2O3的浓度得到不同相的Al-Sm合金。     

NaCl-KCl熔盐体系中AlF3氟化Tb4O7电化学制备Al-Tb合金

在NaCl-KCl-Tb₄O₇-AlF₃体系中为了制备Al-Tb合金,首先对熔盐中的上清液和沉淀物进行了分析,X射线衍射（XRD）结果确定了Tb₄O₇能被AlF₃氟化生成TbF₃。采用一系列的电化学方法对NaCl-KCl-AlF₃-Tb₄O₇体系在Mo电极上的电化学行为进行了研究。循环伏安、方波伏安、计时电位和开路计时电位等电化学方法的研究结果表明Tb（III）在预先沉积的Al电极上发生欠电位沉积。在不同条件下进行恒电流电解制备了Al-Tb合金,并对所得合金样品进行XRD和扫描电镜-能量散射谱（SEM-EDS）表征。结果表明在-2.5 A进行恒电流电解得到的Al-Tb合金是由Al和Al₃Tb两相组成。采用电感耦合等离子体-原子发射光谱仪（ICP-AES）对实验所得沉积物的组成进行分析,研究了电解条件对合金组成和电流效率的影响。在电流强度为-1.5 A进行恒电流电解2 h,电流效率可达76.5%。     

Mn（Ⅱ）在LiCl-KCl-MgCl2-MnCl2熔盐体系中的电化学行为

采用循环伏安和计时电位等电化学技术研究了Mn(Ⅱ)在LiCl-KCl-MgCl2-MnCl2熔盐体系中的电还原过程和Mg-Li-Mn合金的共沉积条件.结果显示,在LiCl-KCl-MgCl2-MnCl2熔盐体系中,Mn(Ⅱ),Mg(Ⅱ)和Li(Ⅰ)的还原电位分别为-1.14,-1.78和-2.19 V.Mn先析出,在钼电极表面沉积;Mg在Mn上欠电位沉积生成Mg-Mn合金;而Li在Mg-Mn合金上欠电位沉积形成Mg-Li-Mn合金.实验结果表明,Mn(Ⅱ)在熔盐中的还原电极过程受扩散控制.Mn(Ⅱ)在熔盐中的扩散系数约为10-5 cm2/s.运用XRD技术对恒电流电解制备的Mg-Li-Mn合金进行了分析,结果表明,Mg-Li-Mn合金中含有β-Li,α-Mg和Mn 3个相.     

Electrochemical Behavior of Mn( Ⅱ ) in the Melt LiCkl-KCl-MgCl2-MnCl2

采用循环伏安和计时电位等电化学技术研究了Mn(Ⅱ)在LiCl-KCl-MgCl2-MnCl2熔盐体系中的电还原过程和Mg-Li-Mn合金的共沉积条件.结果显示,在LiCl-KCl-MgCl2-MnCl2熔盐体系中,Mn(Ⅱ),Mg(Ⅱ)和Li(Ⅰ)的还原电位分别为-1.14,-1.78和-2.19 V.Mn先析出,在钼电极表面沉积；Mg在Mn上欠电位沉积生成Mg-Mn合金；而Li在Mg-Mn合金上欠电位沉积形成Mg-Li-Mn合金.实验结果表明,Mn(Ⅱ)在熔盐中的还原电极过程受扩散控制.Mn(Ⅱ)在熔盐中的扩散系数约为10-5 cm2/s.运用XRD技术对恒电流电解制备的Mg-Li-Mn合金进行了分析,结果表明,Mg-Li-Mn合金中含有β-Li,α-Mg和Mn 3个相.     

Electrochemical Behaviour of Magnesium(II) on Ni Electrode inLiCl-KCl Eutectic

The electrochemical behaviour of magnesium(II) and the formation mechanism of Mg-Ni alloys on Ni electrode were studied in LiCl-KCl eutectic using various electrochemical techniques. Cyclic voltammogram and square-wave voltammogram revealed that under-potential deposition of magnesium occurred on Ni electrode because Mg-Ni alloy compounds were formed. The thermodynamic properties of the Mg-Ni intermetallics, Mg₂Ni and MgNi₂, were determined using open circuit chronopotentiometry in the temperature range of 818―893 K. Moreover, the Mg-Ni alloys were produced by potentiostatic and galvanostatic electrolysis under different conditions and characterized by means of scanning electron microscopy(SEM) equipped with energy dispersive spectrometry(EDS) and X-ray diffraction(XRD). The experimental results indicate that Mg-Ni intermetallic compounds can be selectively produced by potentiostatic electrolysis.     

LiCl-KCl熔盐体系中镨(Ⅲ)在镍电极上的电化学行为

采用循环伏安、 方波伏安、 计时电位和开路计时电位等电化学方法研究了Pr(Ⅲ)离子在共晶LiCl-KCl熔盐中Ni电极上的电化学行为及Pr-Ni合金化机理. 结果表明, Pr(Ⅲ)离子的电化学还原过程为三电子转移的一步反应. 与惰性Mo电极上的循环伏安曲线相比, Pr(Ⅲ) 离子在活性Ni电极的循环伏安曲线上还出现了4对氧化还原峰, 表明Pr(Ⅲ)离子在Ni电极上发生欠电位沉积, 是由于生成不同的Pr-Ni金属间化合物. 采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜-能谱仪等对恒电位电解的产物进行了表征. 结果表明, 在不同电位下进行恒电位电解时, 每个电位上只得到一种Pr-Ni金属间化合物, 分别为PrNi₂, PrNi₃, Pr₂Ni₇和PrNi₅.     

Pr(Ⅲ)离子在LiCl-KCl熔体中Bi膜W电极上的电化学行为

采用循环伏安、方波伏安、计时电位和开路计时电位等电化学方法研究了Pr（Ⅲ）离子在LiCl-KCl-BiCl₃熔体中W电极上的电化学行为。循环伏安和方波伏安的研究表明,Pr在预先沉积的Bi膜电极上发生欠电位沉积是由于生成了Pr-Bi金属间化合物,导致Pr（Ⅲ）在Bi膜电极上的还原电位比在W电极上还原电位更正。从开路计时电位曲线可以观察到两相共存的Pr-Bi金属间化合物的两个平台。利用开路计时电位计算了723-873 K温度范围内Pr在Pr-Bi合金中的活度和偏摩尔Gibbs自由能以及Pr-Bi金属间化合物的生成Gibbs自由能。通过恒电位电解,在液态Bi电极上得到了Pr-Bi合金,并采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）附带能量散射谱（EDS）对样品进行了表征,结果表明所得到的Pr-Bi金属间化合物为PrBi₂和PrBi。     

Electrochemical Co-reduction of Bi(Ⅲ)and Y(Ⅲ)and Extracting Yttrium from Molten LiCl-KCl Using Liquid Bi as Cathode

The electrochemical reaction of Bi(Ⅲ)and co-reduction behaviour of Bi(Ⅲ)and Y(Ⅲ)ions were researched in molten LiCl-KCl on a ttmgsten(W)electrode employing a range of electrochemical teclmiques.Cyclic voltammetric and square-wave voltanunetric results revealed that the reduction of Bi(Ⅲ)was a one-step process,with the exchange of three electrons on a W electrode,and diffusion-controlled.The electrochemical curves showed two reduction peaks pertaining to the formation of Bi-Y alloy compounds,because of the co-reduction of Bi(Ⅲ)and Y(Ⅲ) by metallic Y deposited on the pre-deposited Bi-coated W electrode and reacting with Bi metal in molten LiCl-KCl. Furthermore,galvanostatic electrolysis was conducted using liquid Bi as cathode to extract yttrium at different current intensities,and the extractive products were analyzed by SEM,EDS and XRD.The results indicated that BiY intermetallic compotmd was formed in the molten LiCl-KCl-YCl3 system.     

KCl-MgCl2-K2ZrF6-ZrO2熔盐体系中Mg-Zr合金的制备

在1023 K条件下,开展了Zr（IV）在KCl-MgCl₂-K₂ZrF₆和KCl-MgCl₂-K₂ZrF₆-ZrO₂熔盐中Mo电极上的电化学实验,并获得如下结果：Zr（IV）还原为Zr（0）是通过两步反应,即Zr（IV）+ 2e^- → Zr（II）和Zr（II）+2e^- → Zr（0）。两个反应是准可逆的。KCl-MgCl₂-K₂ZrF₆-ZrO₂熔盐中的电极反应表明在预沉积的Zr上欠电位沉积Mg可以用来制备Mg-Zr合金。感应耦合离体子体-原子发射光谱（ICP-AES）分析结果表明,在1023 K和KCl-MgCl₂-K₂ZrF₆-ZrO₂熔盐中K₂ZrF₆含量在9.2%（w）条件下,恒电流电解获得的Mg-Zr合金中Zr含量可以达到7.2%（w）。并采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜-能谱仪（SEM-EPS）对合金进行表征。利用KCl、MgCl₂、K₂ZrF₆、KF和ZrO₂为原料,直接恒电流电解制备Mg-Zr合金是可行的,且在确定反应条件下实现合金中Zr含量可控;揭示了KCl-MgCl₂熔盐体系可以实现Mg和Zr的共电沉积,并且验证了直接电解ZrO₂获得Mg-Zr合金的可行性。     

氯化钽在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐中电化学行为

采用循环伏安法,研究了0.25 mol/L TaCl₅在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF₆)中的电化学行为。 实验结果表明,电沉积钽是受扩散控制、两步骤的不可逆电极反应过程,首先是Ta(Ⅴ)还原为Ta(Ⅲ),其次是Ta(Ⅲ)还原为金属钽和形成其它低价钽氯化物。 Ta(Ⅴ)/Ta(Ⅲ)和Ta(Ⅲ)/Ta在离子液体[Bmim]PF₆中的阴极传递系数分别为0.155和0.406。 Ta(Ⅴ)在离子液体[Bmim]PF₆中的扩散系数为1.629×10^-9 cm²/s。 在100 ℃和-1.25 V条件下,采用恒电势法在铂片上电沉积钽,扫描电子显微镜照片和EDS分析表明,沉积物为钽和钽的低价氯化物。     

Electrochemical Formation of Al-Li Alloys by Codeposition of Al and Li from LiCl-KCl-AlF3 Melts at 853 K

The electrochemical behavior of Al(III) ions was studied in molten LiCl-KCl melts on a molybdenum electrode. Cyclic voltammetry, chronopotentiometry and chronoamperometry were used to explore the deposition mechanism of Al and Li. Cyclic voltammetry expriment indicates that under potential deposition(UPD) of lithium on pre-deposited aluminium led to the formation of liquid Al-Li alloys at 853 K. The diffusion coefficient of Al(III) ions at 853 K in LiCl-KCl-AlF₃(1%, mass fraction) melts was determined to be (2.79±0.05)×10^?5 cm²/s. Chronopotentiograms and chronoamperograms demonstrate that the codeposition of Al(III) and Li(I) ions formed Al-Li alloys at cathodic current densities higher than ?0.28 A/cm² or cathodic potentials more negative than ?2.20 V. X-Ray diffraction(XRD) pattern indicates that Al-Li alloys with different phases formed via galvanostatic electrolysis. Inductively coupled plasma(ICP) analyses of the samples obtained by electrolysis show that lithium and aluminium contents of Al-Li alloys could be controlled by AlF₃ concentration and current intensity.