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钛酸盐相结构调控及其电化学解离的研究
彭艳
学位类型硕士
导师王志
2017-07
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点北京
学位专业化学工程
关键词钛酸盐 结构 电化学解离 Ti-o键长 结合能
摘要

金属钛性能优越,应用广泛,近些年市场需求呈上升趋势。针对现有金属钛制备方法流程长、利用率低的问题,本文提出以钛资源转化中间体钛酸盐为原料电解提取金属钛的新思路,主要研究了钛酸盐结构的调控规律及其对电化学解离的影响机制。取得的主要结果如下:(1)掌握了不同手段对钛酸盐金属/钛摩尔比(M/Ti比)、结晶度和形貌的调控规律。熔融反应法和固相烧结法适宜于调控钛酸盐的金属/钛摩尔比(M/Ti),非晶晶化法可制备出晶型单一且结晶度高的钛酸钠,微波水热法可用于合成均一性好、无团聚的钛酸盐。(2)通过循环伏安测试(CV)和恒压电解实验,确定了不同Na/Ti比钛酸钠和TiO2电化学解离由易到难依次为:Na8Ti5O14、TiO2、Na2TiO3和Na2Ti3O7。CV曲线得到Na8Ti5O14、Na2TiO3、Na2Ti3O7和TiO2的第一个还原峰的还原电位分别? 0.553,? 0.571,? 0.750和? 0.840 V;其恒压电解产物Ti的价态分别为:0 ~ + 0.65,+ 0.65 ~ + 4.0,+ 3.5 ~ + 4.0和+ 4.0价。并由Na8Ti5O14、Na2TiO3、Na2Ti3O7和TiO2的平均Ti–O键长分别为1.95, 1.7, 1.67和1.92 ?,证实了结构参数平均Ti-O键长对电化学解离难易的影响。通过Material Studio 8.0软件计算Na8Ti5O14 和TiO2的结合能分别为? 6.824和? 8.638 eV,该结合能的理论计算与实验结果相一致。 (3)对具有不同Ca/Ti比的Ca3Ti2O7和CaTiO3进行恒压电解,分析电解产物得出电化学解离顺序由易到难依次为Ca3Ti2O7,CaTiO3和TiO2。考察了结构参数Ca/Ti比、平均Ti–O键长对钛酸盐电化学解离的绝对性影响。Ca3Ti2O7和CaTiO3的Ca/Ti比分别为1.5和1,Ca3Ti2O7,CaTiO3和TiO2的平均Ti–O键长分别为2.59, 1.92和1.89 ?。此外通过计算Ca3Ti2O7,CaTiO3和TiO2的结合能分别为? 1.124,? 7.599和? 8.638 eV,该结合能的理论计算与实验结果相一致。

语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/24349
专题研究所(批量导入)
推荐引用方式
GB/T 7714
彭艳. 钛酸盐相结构调控及其电化学解离的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2017.
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