本文以LiF-CaF2-SmF3為電解質(zhì)體系,通過電化學測試手段對Sm(Ⅲ)離子在惰性Mo電極和活性Fe電極上的電化學行為進行了研究,根據(jù)Sm(Ⅲ)離子在活性Fe電極上的陰極過程判斷了熔鹽電解法制備SmFe合金的可行性；對金屬Sm在LiF-CaF2-SmF3體系中的溶解行為進行了研究,明確了金屬Sm在氟鹽體系中的損失途徑；考察了溫度、電流密度、SmF3濃度對電流效率、合金中Sm含量及合金生成速率等電解技術(shù)指標的影響,最終成功制備出SmFe合金。 本論文首先研究了Sm(Ⅲ)離子在氟鹽體系中的還原過程。在LiF-CaF2-SmF3體系中,只發(fā)現(xiàn)了Sm(Ⅲ)通過單電子轉(zhuǎn)移步驟還原為Sm(Ⅱ)的過程,,而未觀察到Sm(Ⅱ)進一步還原為Sm(0)的過程。在1173K時在鉬電極上,通過循環(huán)伏安法測得在Sm(Ⅲ)在LiF-CaF2-SmF3(5wt.%)體系中還原成Sm(Ⅱ)的電位在-1.58V(vs.Pt)左右。同時用方波伏安法(還原電位為-1.51V,vs.Pt)測得的Sm(Ⅲ)離子的還原電位也接近這個值。另外,我們用循環(huán)伏安法研究了在1173K時,鉬電極上,Sm(Ⅲ)/Sm(Ⅱ)在LiF-C...

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

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摘要
Abstract
目錄
引言
1 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 金屬Sm的制備
        1.2.1 金屬Sm制備工藝的發(fā)展
        1.2.2 還原-蒸餾法制備金屬釤的工藝簡述
    1.3 熔鹽電解法制備稀土金屬及合金
        1.3.1 熔鹽電解簡述
        1.3.2 熔鹽電解法制備稀土金屬及合金
        1.3.3 我國熔鹽電解法制備稀土發(fā)展概況
    1.4 課題選擇依據(jù)
        1.4.1 Sm在熔鹽體系中的電化學行為研究
        1.4.2 選題目的和意義
2 技術(shù)路線與主要研究內(nèi)容
    2.1 實驗技術(shù)路線
    2.2 電解質(zhì)體系的選擇
    2.3 主要研究內(nèi)容
        2.3.1 Sm(Ⅲ)離子在電極上的電化學行為研究
        2.3.2 金屬Sm在氟鹽體系中的溶解行為研究
        2.3.3 電解效果的影響因素考察
    2.4 分析表征方法
        2.4.1 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP)
        2.4.2 X射線衍射(XRD)
        2.4.3 掃描電子顯微鏡(SEM)
3 LiF-CaF₂-SmF₃熔鹽物體系中Sm(Ⅲ)的電化學行為研究
    3.1 實驗原理與方法
        3.1.1 電化學測試方法
        3.1.2 三電極體系
    3.2 實驗設備、儀器及試劑
        3.2.1 實驗用電解槽
        3.2.2 實驗試劑
        3.2.3 電極
        3.2.4 電化學工作站
    3.3 Sm(Ⅲ)在Mo電極上的電化學研究結(jié)果與討論
        3.3.1 LiF-CaF₂體系在Mo電極上的電化學行為
        3.3.2 LiF-CaF₂-SmF₃在Mo電極上的循環(huán)伏安曲線
        3.3.3 Sm(Ⅲ)/Sm(Ⅱ)的電化學反應的可逆性
        3.3.4 方波伏安曲線
        3.3.5 擴散系數(shù)的計算
    3.4 Sm(Ⅲ)在Fe電極上的電化學研究結(jié)果與討論
        3.4.1 LiF-CaF₂體系在Fe電極上的電化學行為
        3.4.2 LiF-CaF₂-SmF₃在Fe電極上的循環(huán)伏安曲線
        3.4.3 方波伏安曲線
        3.4.4 開路計時電位曲線
    3.5 不同SmF₃濃度在Fe電極上的電化學行為研究
    3.6 本章小結(jié)
4 金屬Sm在氟鹽體系中的溶解行為研究
    4.1 實驗方法與步驟
        4.1.1 實驗原理與方法
        4.1.2 實驗步驟
    4.2 溶解時間的確定
    4.3 溫度對金屬Sm溶解的影響
    4.4 Sm與SmF₃作用引起的熔體結(jié)構(gòu)變化
    4.5 溫度對金屬Sm在熔鹽中“非溶解損失”的影響
    4.6 本章小結(jié)
5 關于合金電解的進一步理論分析
    5.1 采用惰性電極時Sm離子的反應歷程分析
    5.2 采用活性電極時Sm離子的反應歷程分析
    5.3 Sm粒子電極過程總體分析
    5.4 本章小結(jié)
6 影響電解效果的諸因素考察
    6.1 實驗設備、試劑及方法
        6.1.1 實驗設備
        6.1.2 試劑
        6.1.3 實驗方法
        6.1.4 合金產(chǎn)品的表征和檢測
    6.2 相關計算方法
        6.2.1 電效(η)的計算
        6.2.2 合金生成速率(r_am)的計算
    6.3 溫度對電解效果的影響
        6.3.1 實驗條件
        6.3.2 溫度對電流效率的影響
        6.3.3 溫度對合金成分的影響
        6.3.4 溫度對合金形成速率的影響
        6.3.5 最佳電流效率條件下電解產(chǎn)品檢測
    6.4 電流密度對電解效果的影響
        6.4.1 實驗條件
        6.4.2 電流密度對電流效率的影響
        6.4.3 電流密度對合金成分的影響
        6.4.4 電流密度對合金生成速率的影響
        6.4.5 最佳電流效率條件下電解產(chǎn)品檢測
    6.5 Sm(Ⅲ)濃度對電解效果的影響
        6.5.1 實驗條件
        6.5.2 Sm(Ⅲ)濃度對電流效率的影響
        6.5.3 Sm(Ⅲ)濃度對合金成分的影響
        6.5.4 Sm(Ⅲ)濃度對合金生成速率的影響
        6.5.5 最佳電流效率條件下電解產(chǎn)品檢測
    6.6 本章小結(jié)
7 結(jié)論和建議
    7.1 結(jié)論
    7.2 建議
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的學術(shù)成果
致謝



本文編號：4058504