熔鹽電解TiO2制備金屬Ti的研究.pdf

1、鈦是優(yōu)良的結構材料和特殊的功能材料，是材料工業(yè)和高技術領域中的重要戰(zhàn)略物資。傳統(tǒng)的鈦制備方法普遍存在工藝復雜、成本高、能耗大以及污染環(huán)境等問題。2000年劍橋大學提出了一種直接加電壓使金屬氧化物電脫氧制備金屬的新方法(稱為FFC劍橋工藝)。此方法具有流程短、不產(chǎn)生污染物等優(yōu)點。目前正在研究、開發(fā)或改進的鈦生產(chǎn)工藝很多，但大多仍處于實驗室研究階段。從目前的研究情況來看，TiO2的直接電化學還原法是一種最有前途的方法。雖然直接電解TiO2或

2、鈦精礦生產(chǎn)金屬鈦難度較大，但是與Kroll法相比，它的優(yōu)越性在于可以簡化工藝過程并有可能降低能耗，是值得深入研究和開發(fā)的工藝，也是鈦金屬生產(chǎn)的未來趨勢。對該方法的研究還剛剛起步，無論在深度和廣度方面還需進一步探索。
　　本文在實驗室自制的電解裝置上，分別就FFC工藝中陰極制備、熔鹽預處理、電解設備改進、電解過程控制等方面年進行了探索性實驗研究，并對電解過程基本的電化學特性進行了初步研究，重點進行了電解還原機理的研究。
　　制

3、備了熔鹽電解TiO2制備海綿鈦所需的TiO2電極，并對陰極二氧化鈦導電性進行了研究。采用XRD、XPS等方法對燒結前后的產(chǎn)物和電解產(chǎn)物進行了分析，結果表明：高溫燒結、雙電層和熔鹽都可以改變TiO2電極的導電性。高溫燒結可以改變TiO2的能帶結構，產(chǎn)生大量導電空位，從而提高了電極的導電性；電極在熔鹽中形成雙電層，使氧原子離子化，形成TiO2-x結構，提高了電極的導電能力；熔鹽中的離子滲透到電極內(nèi)部，增加了電極內(nèi)的導電離子數(shù)，提高了電極的導