CaCl2熔盐中石墨阳极气体的研究

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氯化钙熔盐体系中电化学还原制备高熔点金属是研究的热点之一。该方法目前主要采用石墨作阳极材料。但石墨作为阳极时,阳极气体中有CO2,而CO2又极易被阴极脱离出来的O2-捕获,形成CO32-溶解到熔盐中。由于CO32-的分解电压要比金属氧化物的分解电压更低,因此CO32-极易被还原生成C,降低了电流效率也产生了污染,甚至导致电流短路现象发生。尤其氧化物在CaCl2熔盐中电解这个问题更为突出。然而多年来,在氯化钙熔盐电解氧化物领域,科研人员一直把精力集中在如何改变阴极片结构制备多孔阴极和熔盐中添加CaO降低阴极还原过电位等提高电解速率的研究上。关于石墨阳极气体的研究很少。因此本文以五氧化二钽作阴极,石墨作阳极,研究CaCl2熔盐中阳极气体对五氧化二钽电解的影响及机制。
  本文通过热力学计算、循环伏安测试,以及气相色谱的分析手法分别研究了在CaCl2熔盐及CaCl2-1wt%CaO熔盐体系中电解金属氧化物的阳极气体成分。通过在两种熔盐体系中分别以Ar和CO2作为载气,采用项吹鼓吹两种气体携带方式研究阳极气体对阴极电解的影响。结果表明两种熔盐体系电解时的阳极气体为CO与CO2的混合物,CaO促进了CaCl2熔盐对阳极气体中CO2的吸收。顶吹和鼓出两种气体携带方式对阴极电解影响不大。当熔盐中CO32-浓度过高时,会降低电解效率,同时阴极产物会引入碳杂质。
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