Ce(Ⅲ)在熔鹽中的電化學(xué)行為及共沉積制備Mg-Li-Ce、Al-Li-Ce合金.pdf

1、本文以等質(zhì)量的LiCl-KCl為熔鹽電解質(zhì)，采用循環(huán)伏安法、方波伏安法、計時電流法、計時電位和開路計時電位法研究了Ce(Ⅲ)離子在不同電極上的電化學(xué)行為，探討了在含有Ce(Ⅲ)離子的LiCl-KCl-MgCl2、LiCl-KCl-AlCl3和LiCl-KCl-AICl2-CeO2熔鹽體系中共電沉積制備Mg-Li-Ce和Al-Li-Ce合金的機理。應(yīng)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-AES)、X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SE

2、M)對所得樣品的結(jié)構(gòu)和組成進行了分析。在LiCl-KCl中，考察了Ce(Ⅲ)離子在Mo、Ni、Mg和Al電極上的電化學(xué)行為。在惰性電極Mo上，研究表明Ce(Ⅲ)離子是通過一步轉(zhuǎn)移3個電子還原為Ce金屬：Ce(Ⅲ)+3e-()Ce。計算了Ce(Ⅲ)離子在不同溫度下(560～650℃)的擴算系數(shù)，符合阿倫尼烏斯公式，并計算了Ce(Ⅲ)離子的擴散活化能。在活性電極Ni、Mg和Al上的探索，表明Ce(Ⅲ)/Ce在活性電極上欠電位沉積，與活性電極

3、形成金屬間化合物，并且恒電位電解得到了相應(yīng)的金屬間化合物。在500～590℃，研究了Ce(Ⅲ)離子在Al電極上的去極化作用，表明隨著溫度的逐漸升高，去極化值逐漸減小。600℃時，在LiCl-KCl-MgCl2-CeCl3體系中，Mo絲為研究電極，考察了Ce(Ⅲ)、Mg(Ⅱ)和Li(Ⅰ)離子的共沉積條件，LiCl-KCl-0.32wt.％MgCl2-3.23 wt.%CeCl3熔鹽中，當(dāng)陰極電流密度達到-0.30 A·cm-2或陰極電位比

4、-2.4 V(vs Ag/AgCl)更負(fù)時，Ce(Ⅲ)、Mg(Ⅱ)和Li(Ⅰ)離子共電沉積。LiCl-KCl-MgCl2-CeO2體系采用恒電流電解的方法制備了Mg-Li-Ce合金。在不同電流下電解的到產(chǎn)品的XRD分析表明，在Mg-Li-Ce合金中存在Mg17Ce2和Mg3Ce相。Ce元素的面掃描和EDS分析可知，上述金屬間化合物分布在了Mg-Li合金的晶界處。550℃時，在LiCl-KCl-AlCl2-CeCl3和LiCl-KCl-A