鏑在LiCl-KCl熔鹽中的電化學(xué)行為及Al合金化提取研究.pdf

1、稀土裂片元素（RE）是乏燃料裂片元素的主要組成部分，它們一般具有很大的中子吸收截面，在先進(jìn)核燃料閉式循環(huán)“分離與嬗變”（P&T）策略中，要求它們與錒系元素（An）充分地分離?；诨钚凿X陰極的熔鹽電化學(xué)后處理有望成為RE與An，尤其是RE與次錒系元素（MA）分離的最有效的方法，該方法實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是Al合金化分離。鏑是一種十分重要的RE元素，它在熔鹽中的電化學(xué)行為，及其與Al是否能形成合金等，對(duì)于合金化提取和分離鏑有著十分重要的意義。然而

2、，目前相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道很少，且 Dy(III)離子在熔鹽中的電還原過(guò)程一直備受爭(zhēng)議。因此，本文將對(duì)Dy(III)離子在LiCl-KCl熔鹽體系中的電化學(xué)行為，及其與Al(III)離子的共還原行為進(jìn)行研究。
　　本文主要研究了以下四個(gè)部分的內(nèi)容：
　　1、在773 K的LiCl-KCl熔鹽體系中，采用AlCl3氯化法將Dy2O3進(jìn)行氯化，制備了純的LiCl-KCl-DyCl3熔鹽體系，其中Dy(III)離子的濃度由ICP-AES

3、分析儀測(cè)量。
　　2、在773 K條件下，采用惰性W電極和活性Al電極作為工作電極，結(jié)合多種瞬態(tài)電化學(xué)技術(shù)，如循環(huán)伏安法（CV）、方波伏安法（SWV）、計(jì)時(shí)電位法（CP）和開(kāi)路計(jì)時(shí)電位法（OCP）等，對(duì)LiCl-KCl-DyCl3熔鹽體系中Dy3+離子的電化學(xué)行為進(jìn)行研究。
　　研究表明，Dy3+離子在惰性 W電極上的電還原是一步三電子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)：Dy(III)+3e-? Dy(0)，電極反應(yīng)電位為-2.04 V。該反應(yīng)受D

4、y3+離子在熔鹽中的擴(kuò)散控制，且通過(guò)CV和CP兩種技術(shù)計(jì)算出Dy3+離子的擴(kuò)散速率為10-5 cm2s-1量級(jí)。相比 W電極，活性Al電極能使 Dy3+離子發(fā)生欠電位沉積，并在更正的電位（-1.46 V）下沉積析出。
　　3、在773 K條件下，采用CV、SWV和OCP三種電化學(xué)技術(shù)，研究了LiCl-KCl-DyCl3-AlCl3熔鹽體系中Dy(III)與Al(III)的共還原行為。研究表明，共還原行為受 Dy(III)與 Al(

5、III)離子相對(duì)濃度的影響。在 Dy(III)離子濃度較高時(shí)，在在CV、SWV和OCP曲線上能觀察到三種AlxDyy金屬間化合物的峰信號(hào)；而在Dy(III)離子濃度較低時(shí)，在這些曲線上僅能觀察到兩種AlxDyy金屬間化合物的峰信號(hào)。
　　4、采用恒電壓和恒電流電解法對(duì)共還原過(guò)程進(jìn)行了驗(yàn)證。以Al片作為工作電極，在-1.5 V和-1.6 V分別都恒電位電解3 h，得到了一種Al3Dy金屬間化合物。在-50 mA電流下恒電流電解2.5