稀土Yb(II)离子在LiF-CaF2体系下活性阴极界面电还原及合金化机理
批准号:
51864018
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
40.0 万元
负责人:
王旭
依托单位:
学科分类:
冶金物理化学与冶金原理
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
周才英、陈功、李明周、曾建阳、林觉院、彭珊
中文摘要
含Yb稀土合金的性能及应用前景被广泛看好,为改变现有制备方法的局限性,提出在熔融LiF-CaF2-Yb2O3体系下活性阴极表面通过电化学还原完成Yb(III)→Yb(II)→Yb过程。采用等温饱和、电位滴定等方法,辅以发射光谱法(ICP-OES)等现代表征手段研究Yb2O3在LiF-CaF2介质中的氟化机理,并使用高温XRD、拉曼光谱等技术研究熔体的结构特征。运用扫描电化学显微镜(SECM)、循环伏安等现代电化学分析技术研究Yb(II)离子的还原机理及控制方法。同时,建立[熔体|电极]界面电场、温场的物理及数学模型,运用Comsol Multiphysics有限元系统模拟平板Ni阴极界面电场、温场分布规律。项目旨在掌握变价稀土Yb(II)离子在LiF-CaF2介质活性Ni阴极界面还原规律,建立电化学方法制备Yb合金理论基础。
英文摘要
In order to preparing for new type ytterbium-alloy and changing the shortcomings of the existing preparation methods, electrochemical reduction method is proposed to completing the process of Yb(III)→Yb(II)→Yb on the surface of active cathode in LiF-CaF2 eutectic system. Fluorination process of Yb2O3 is investigated by isothermal saturation and potentiometric titration, aiding by emission spectroscopy (ICP-OES) as auxiliary means. The configuration of LiF-CaF2-Yb2O3 eutectic was measured by high-temperature X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy technique, and so on. Scanning electrochemical microscopy(SECM) and electrochemical transient analytical techniques, such as cyclic voltammetry, were used to studying the electrochemical reduction mechanism and controlling methods of Yb(II) ions. Distribution of electric-field and temperature-field on the interface of a flat Ni electrode were simulated by modern computing software (Comsol Multiphysics) through established physical-mathematical model. The purpose of the project is to master the electro-reduction laws of rare earth Yb(II) ions on the surface of the active Ni cathode in LiF-CaF2 eutectic system and establish the theoretical basis for preparing ytterbium-alloy by electrochemical reduction method.
稀土Yb在功能合金材料领域的应用前景非常广阔,项目探索氟化物-氧化物体系熔盐电解制备Ni-Yb合金,克服现有镧热还原和混熔法的不足,开辟更为高效且环境友好的变价稀土Yb合金制备方法。本项目围绕LiF-[CaF2/YbF3]-Yb2O3体系中活性Ni阴极制备Ni-Yb合金展开,内容涵盖LiF-[CaF2/YbF3]体系中Yb2O3的溶解及物理化学属性;Yb(III)离子在阴极的电还原过程及机理;电解体系与活性Ni阴极界面的温场及电场模拟。研究结果表明:Yb2O3在LiF-[CaF2/YbF3]体系中溶解受扩散控制,体系密度、粘度及电导率性质可控,能够与合金产物有效分离;Yb(III)离子经过Yb(III)→Yb(II)→Yb两步还原,在Ni活性阴极表面Yb经过三维连续和三维瞬时成核两个阶段;通过控制活性Ni电极表面活度,能够使Yb(II)离子还原电位正移,有效控制电极表面原位归中反应2Yb(III)+Yb→3Yb(II)的进行并合金化。本项目研究结果能为氟盐-氧化物体系电解制备变价稀土合金提供基础数据及理论依据。
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Y(III) Ion Migration in AlF3–(Li,Na)F–Y2O3 Molten Salt
AlF3−(Li,Na)F−Y2O3 熔盐中 Y(III) 离子迁移
DOI:
10.3390/app12042200
发表时间:
2022-02
期刊:
Applied Sciences
影响因子:
--
作者:
[Tingting Hao, Xu Wang, Yuchun Zhai, Yunlong Chang]
通讯作者:
Yunlong Chang
Electrochemical microscopy study of Yb (III) on the surface of a Ni cathode
Ni 阴极表面 Yb (III) 的电化学显微镜研究
DOI:
10.1007/s11581-022-04802-1
发表时间:
2022
期刊:
Ionics (Kiel)
影响因子:
--
作者:
[Yongjian Zhang, Boqing Cai, Xu Wang, Ruixiang Wang, Zhongning Shi]
通讯作者:
Zhongning Shi
DOI:
10.11785/s1000-4343.20190114
发表时间:
2019
期刊:
中国稀土学报
影响因子:
--
作者:
[廖春发, 孙强超, 王旭, 焦芸芬, 蔡伯清, 林觉远]
通讯作者:
林觉远
DOI:
--
发表时间:
2020
期刊:
稀有金属与硬质合金
影响因子:
--
作者:
[王旭, 曾建阳, 蔡伯清, 冷欣伟, 廖春发]
通讯作者:
廖春发
Analysis of Electrochemical Behavior of (LiF–CaF2)eut.–Yb2O3 System with (Ni2+/Ni) Internal Reference Electrode
(LiF-CaF2)eut.-Yb2O3体系与(Ni2/Ni)内参比电极的电化学行为分析
DOI:
10.1149/1945-7111/ac87d4
发表时间:
2022-08
期刊:
Journal of The Electrochemical Society
影响因子:
3.9
作者:
[Boqing Cai, Yongjian Zhang, Xu Wang, Chunfa Liao, Kailei Sun, Zhongning Shi]
通讯作者:
Zhongning Shi
共 11 条
熔盐载体[Eu/Gd]-Fe系金属化合物电还原合成机理
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批准号:52474328
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项目类别:面上项目
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资助金额:48.00万元
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批准年份:2024
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负责人:王旭
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依托单位:
“液态介质-选择性氧电迁移”模式下稀土金属[O]杂质的行为
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批准号:52074134
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2020
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负责人:王旭
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依托单位:
“液态介质-选择性氧电迁移”模式下稀土金属[O]杂质的行为
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:58万元
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批准年份:2020
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负责人:王旭
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依托单位:
氟盐-氧化物体系熔盐电解沉积Al-Cu-Y合金基础研究
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批准号:51564015
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:40.0万元
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批准年份:2015
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负责人:王旭
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依托单位:
国内基金
海外基金