熔盐电解PPT)
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第7章 熔盐电解
7.1 概述
二、熔盐电化学的特点
（1）虽然熔盐也属于第二类导体，但其形成条件和 状态、结构都和水溶液大不相同。
（2）熔盐电解过程一般都在高温下进行，因此导致 熔盐电极过程在热力学及动力学方面都具有特点。 熔盐中，电极过程的分步骤都具有很高的速度，因 此电解可以采用很高的电流密度，达到105A/m2。 （3）同样是因为高温，产生了熔盐中金属与熔盐的 相互作用，导致金属的溶解，高温还会对电化学反 应器的材料和结构提出更高的要求。
粘度与密度一样，是熔盐的一种特性。粘度与熔盐及其混 合熔体的组成和结构有一定关系。粘度大而流动性差的熔盐 电解质不适合于金属的熔盐电解，这是因为在这种熔体当中， 金属液体将与熔盐搅和而难于从盐相中分离出来。此外，粘 滞的熔盐电解质的电导往往比较小。因此，在熔盐电解中， 需选择熔盐成份，使其粘度小流动性好，可保证熔盐电解质 导电良好并能保证金属、气体和熔盐的良好分离。
7.2 熔盐电解电化学基础 一、熔盐的结构
熔盐即盐类的熔体，主要由阳离子和阴离子构成，
由于热作用，由电解质熔融形成。
熔盐的“准晶格模型” 熔盐的结构介于固态与气态之间，并更接近于 固态，具有“近程有序，远程无序”的特点。 关于熔盐的结构模型有“空穴模型”、“细胞模 型”、“自由体积模型”等，但都不完整。
7.2 熔盐电解电化学基础 三、熔盐电化学热力学的特点
2、由于熔盐温度高，温度变化的区间大，电极电 位变化范围大，甚至可能导致相互位置的变化。 3、电极电位测量比较困难，缺少通用的参比电 极，因而不易确定共同的电极电位标度，所得的 数据也较难比较。
7.2 熔盐电解电化学基础 四、熔盐电极反应的特点
第七章 熔盐电解
7.1 概述 7.2 熔盐电解电化学基础 7.3 铝电解 7.4 镁的熔盐电解 7.5 碱金属的熔盐电解
电解原理电解食盐水(课件PPT)
工具
第一章 化学反应与能量转化
(3)阴离子放电顺序：阳极上，阴离子失去电子，阴离子失 电子的能力越强，越先放电。常见阴离子的放电顺序为：
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第一章 化学反应与能量转化
2．电极反应式的书写 (1)确定电极：与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连 的为阴极。 (2)剖析溶液：确定电解质溶液中存在的所有阴、阳离子。 (3)确定放电离子：依据阴、阳离子的放电顺序，确定阴、 阳极上放电离子。 (4)写出电极反应式，并调整得、失电子数相等。
工具
第一章 化学反应与能量转化
用Pt电极电解足量AgNO3溶液 (1)写出电极反应式： 阴极________________；阳极______________。 (2) 电 解 离 子 方 程 式 ________________________________ ________________________________________。
工具
第一章 化学反应与能量转化
3．以石墨为电极，电解熔融氯化钠时： (1)与电源负极相连的电极为电解池的________极，与电源 正极相连的电极为电解池的________极。 (2)写出两电极反应式： 阴极：________________________________， 阳极：________________________________。 (3)写出电解反应方程式：________________________。 (4)电解时，Na＋、Cl－如何发生定向移动？ _____________________________________________。
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第一章 化学反应与能量转化
②电极反应
在电极上进行的 电子的转移 。
半反应 ，它可以表示电极上物质变化和
熔盐电解法制备金属钛
03
适宜的电解时间应根据电极材 料、熔盐组成、电流密度和电 解温度等因素来确定。
04 熔盐电解法制备金属钛的 优缺点
优点
高效率
熔盐电解法是一种高效的制备金属钛的方法，能够在相 对较短的时间内生产大量的钛。
高纯度
通过熔盐电解法制备的金属钛纯度高，适用于高端制造 业和航空航天领域。
ABCD
低能耗
该方法使用的能源相对较低，有助于降低生产成本和减 少环境污染。
3
电解温度的选择通常根据熔盐的物理化学性质、 电极材料的耐热性和电解槽的设计等因素来确定。
电解电压
01
电解电压是熔盐电解法制备金属钛的另一个关键参数，它决 定了电解过程的能量消耗。
02
降低电解电压可以提高电解效率，减少能源消耗，同时降低 环境污染。
03
电解电压的选择与电极材料、熔盐组成、电流密度和电解温 度等因素有关。
优化。
应用前景
航空航天领域
钛合金具有高强度、低密度等优点，在航空航天领域有广 泛应用，熔盐电解法制备金属钛有望成为该领域的重要原 料来源。
能源领域
钛合金在高温和腐蚀性环境下具有优良的耐久性，可用于 制造核反应堆、太阳能热电站等能源设施的关键部件。
汽车工业
随着环保意识的提高，汽车工业正在寻求轻量化材料，钛 合金作为一种高性能材料，有望在汽车工业中得到广泛应 用。
电解过程
01
将电解熔盐加热至适宜的温度，并通入直流电进行电
解。
02
在电解过程中，阳极上二氧化钛发生氧化反应生成钛
离子，阴极上钛离子得到电子还原成金属钛。
03
控制电解参数如电流密度、电解温度和时间，以获得
高质量的金属钛。
金属钛的收集与处理
熔盐法的发展及原理 ppt课件
通过熔盐法可以更容易地控制粉体颗粒的 形状和尺寸。这种性质同反应物与盐的熔体之间的
表面能和界面能有关，由于表面能和界面能有减小的趋 势，最终导致熔盐法合成的粉体具有特定的形貌。控制 熔盐法所合成的粉体形状的因素包括所用的盐的种类和 含量，反应温度和时间，起始氧化物的粉末特征等。通 过改变这些条件，可以制得特定的具有形状各向异性的 粉体，进而通过流延等工艺制备晶粒取向陶瓷。
(7)应易溶于对晶体无腐蚀作用的某种液体溶剂中，如水、酸或碱性溶 液等，以便将生长得到的晶体从凝固的熔盐中很容易地分离出来。
(8)在熔融状态时，其比重应尽量与结晶材料相近，否则上下浓度不易 均一，引起晶粒生长的不均匀。
熔盐法的发展及原理
熔盐的选择
找出同时满足上述要求的熔盐是非常困难 的。在实际应用时，很少利用单一盐，经 常使用的是复合盐。复合熔盐各成分之间 可以取长补短，改善熔盐的性质。而且这 种复合盐不受组分和比例的限制，可以是 不同的阴离子盐(如NaF-NaCl)，也可以用 相同阴离子盐(如NaCI．KCl)。
熔盐法的发展及原理
片状Bi4Ti3O12粉体的制备流程
Bi2O3
TiO2
NaCl
KCI
(1:1)
混合，行星 球磨
前驱粉体
刚玉坩埚中 煅烧，产物 以热的去离 子水清洗
Bi4Ti3O12粉体
乙醇
熔盐法的发展及原理
熔盐法的发展及原理
750ºC热处理所得Bi4Ti3O12粉体的SEM照片
熔盐法的发展及原理
2、某组分氧化物在熔盐中的溶解度大于其它组分 氧化物的溶解度，这样前者扩散到后者的表面，在 其表面生成产物。
熔盐法的发展及原理
从上我们可以得知：在熔盐法中，粉体颗粒通过其在液 相中的传质过程而形成和长大，因此可以通过调节合成 温度以及盐的含量和种类来控制粉体颗粒的形状和尺寸。
表面能和界面能有关，由于表面能和界面能有减小的趋 势，最终导致熔盐法合成的粉体具有特定的形貌。控制 熔盐法所合成的粉体形状的因素包括所用的盐的种类和 含量，反应温度和时间，起始氧化物的粉末特征等。通 过改变这些条件，可以制得特定的具有形状各向异性的 粉体，进而通过流延等工艺制备晶粒取向陶瓷。
(7)应易溶于对晶体无腐蚀作用的某种液体溶剂中，如水、酸或碱性溶 液等，以便将生长得到的晶体从凝固的熔盐中很容易地分离出来。
(8)在熔融状态时，其比重应尽量与结晶材料相近，否则上下浓度不易 均一，引起晶粒生长的不均匀。
熔盐法的发展及原理
熔盐的选择
找出同时满足上述要求的熔盐是非常困难 的。在实际应用时，很少利用单一盐，经 常使用的是复合盐。复合熔盐各成分之间 可以取长补短，改善熔盐的性质。而且这 种复合盐不受组分和比例的限制，可以是 不同的阴离子盐(如NaF-NaCl)，也可以用 相同阴离子盐(如NaCI．KCl)。
熔盐法的发展及原理
片状Bi4Ti3O12粉体的制备流程
Bi2O3
TiO2
NaCl
KCI
(1:1)
混合，行星 球磨
前驱粉体
刚玉坩埚中 煅烧，产物 以热的去离 子水清洗
Bi4Ti3O12粉体
乙醇
熔盐法的发展及原理
熔盐法的发展及原理
750ºC热处理所得Bi4Ti3O12粉体的SEM照片
熔盐法的发展及原理
2、某组分氧化物在熔盐中的溶解度大于其它组分 氧化物的溶解度，这样前者扩散到后者的表面，在 其表面生成产物。
熔盐法的发展及原理
从上我们可以得知：在熔盐法中，粉体颗粒通过其在液 相中的传质过程而形成和长大，因此可以通过调节合成 温度以及盐的含量和种类来控制粉体颗粒的形状和尺寸。
电解原理电解食盐水(课件PPT)
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第一章 化学反应与能量转化
4．电解方程式 化学方程式： 2NaCl＋2H2O=通==电==2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，
离子方程式： 2Cl－＋2H2O=通==电==2OH－＋H2↑＋Cl2↑ 。
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第一章 化学反应与能量转化
[开放探究] 2.用石墨棒作电极电解NaCl溶液(含酚酞)时， 阴极附近溶液为什么变红？
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第一章 化学反应与能量转化
用Pt电极电解足量AgNO3溶液 (1)写出电极反应式： 阴极________________；阳极______________。 (2) 电 解 离 子 方 程 式 ________________________________ ________________________________________。
种纯净物(方括号内物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的 是(双选)( )
A．AgNO3[AgNO3] C．KCl[KCl] 思路点拨：
B．NaOH[H2O] D．CuSO4[CuO]
分析电极产物 ―确―定→ 减少的元素 ―判―断→ 应加入物质
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第一章 化学反应与能量转化
A．4AgNO3＋2H2O=通==电==4Ag＋O2↑＋4HNO3，脱离反应体
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第一章 化学反应与能量转化
答案： (1)4Ag＋＋4e－―→4Ag 4OH－―→O2↑＋ 2H2O＋4e－
(2)4Ag＋＋2H2O=通==电==4Ag＋O2↑＋4H＋
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第一章 化学反应与能量转化
名师提醒： (1)书写电极反应式时，无论是强电解质电离 出的离子参与电极反应，还是弱电解质电离出的离子参与电极 反应，均以离子符号形式表示，且两极得、失电子数应相等。
熔盐电解技术
熔盐电解技术熔盐电解技术是一种在高温下使用熔融盐作为电解质的电化学方法。
它具有许多独特的特点和广泛的应用领域。
本文将从熔盐电解技术的定义、原理、应用以及优缺点等方面进行详细介绍。
一、熔盐电解技术的定义熔盐电解技术是指在高温下，将固态或液态电解质溶解于熔融的盐中，通过电流作用使其发生电解反应的一种电化学方法。
熔盐电解技术广泛应用于金属提取、化学制品生产、能源储存等领域。
熔盐电解技术的原理是利用高温下的熔融盐作为电解质，通过加热使其达到熔融状态。
在此基础上，加入被电解物质（通常为固体或液体）形成熔盐体系。
然后，通过外加电压或电流，促使电解质中的正负离子分别向阴阳极移动，进行氧化还原反应，从而实现物质的电解。
三、熔盐电解技术的应用1. 金属提取：熔盐电解技术在金属提取领域有着广泛的应用。
例如，铝的生产就是采用熔盐电解技术。
通过将铝矾土溶解在熔融的铝矾盐中，然后施加电流，将铝离子还原为金属铝。
这种方法具有高效、节能的优势。
2. 化学制品生产：熔盐电解技术在化学制品生产中也有重要应用。
例如，氯碱工业中的氯气和氢气的制备就是采用熔盐电解方法。
通过将氯化钠或氯化钾等盐类在熔融的盐中进行电解，可以得到氯气和氢气，用于合成化学制品。
3. 能源储存：熔盐电解技术还可以用于能源储存，例如熔盐储能系统。
这种系统利用电能将熔盐加热至高温状态，并将其储存在隔热容器中。
当需要释放储能时，通过将熔盐引入热交换器中，使其热能转化为电能。
这种系统可以实现高效、可靠的能源储存。
四、熔盐电解技术的优缺点1. 优点：（1）高温下的熔融盐具有良好的导电性，可以实现高效的电解反应。
（2）熔盐电解技术适用于多种材料的电解，具有广泛的应用范围。
（3）熔盐电解技术可以实现高纯度的产物，有利于提高产品质量。
（4）熔盐电解技术可以实现连续生产，提高生产效率。
2. 缺点：（1）熔盐电解技术需要高温条件，能耗较高。
（2）熔盐电解技术所需的设备成本较高，投资较大。
铝电解槽PPT课件
到
40～ 60
复 杂 (有 焦 化产物) 9 .2
铝冶金设备—融盐电解槽
铝电解槽系列
铝电解槽系列是铝生产的单元,每一个系列都有它 额定的直流电源和电解槽数目, 系列中电解槽串联连接,直流电从整流器之正极经 铝母线送到电解槽的阳极,经电解质和铝液层流过 阴极,然后进入下一台电解槽的阳极,依次类推,从最 后一台电解槽阴极出来的电流,返回整流器的负极,
电解厂房内电解槽的配置方式有纵向排列和横向排 列两种,每一种排列方式又可分为单行排列和双行 排列, 在电解厂房中间设有氧化铝贮仓, 大型槽采用各自的自动加料装置,
铝冶设备—融盐电解槽
2.3.4 未来铝电解槽的改进
目前的铝电解槽尚存在一些问题：生产过程能量利用率较低, 电流效率不太理想,单位产品的投资费用较高,控制污染的设备 费用也很贵, 1 .原有电解槽的改造:阴极材料、阳极材料及槽内衬等的改造, 2. 新型电解槽: Grjotheim的理想槽；该槽具有一系列优点,在双 极性电解槽设计中优先采用了不耗惰阳极和可泄性或可湿润 性的耐热硬质金属阴极,
10.2.3.3 连续预焙阳极电解槽
相对于非连续式有如下特 点：
优点：无阳极残极,预焙 炭块消耗量小；阳极电流 分布均匀,故阳极消耗均 匀；生产的连续性,
缺点：阳极不能用氧化铝 保温,热损失大；炭块之 间接缝存在接触电压降, 故槽电压较高,
连续式预焙阳极电解槽简图 1-阳极炭块；2-阳极棒；3-阳极母线；4-槽壳； 5-炭块接缝；6-阴极炭块；7-阴极棒；8-保温层
铝冶金设备—融盐电解槽
作业
1 试述融盐电解的原理、特征及适用范围, 2 铝电解槽的类型有哪些 各有何优缺点 3 阳极电流密度对铝电解技术经济指标的影响如何 与哪些因素有关 4 铝母线的配置方式有几种 各适用于哪些槽型, 5 什么叫经济电流密度 其大小如何确定
40～ 60
复 杂 (有 焦 化产物) 9 .2
铝冶金设备—融盐电解槽
铝电解槽系列
铝电解槽系列是铝生产的单元,每一个系列都有它 额定的直流电源和电解槽数目, 系列中电解槽串联连接,直流电从整流器之正极经 铝母线送到电解槽的阳极,经电解质和铝液层流过 阴极,然后进入下一台电解槽的阳极,依次类推,从最 后一台电解槽阴极出来的电流,返回整流器的负极,
电解厂房内电解槽的配置方式有纵向排列和横向排 列两种,每一种排列方式又可分为单行排列和双行 排列, 在电解厂房中间设有氧化铝贮仓, 大型槽采用各自的自动加料装置,
铝冶设备—融盐电解槽
2.3.4 未来铝电解槽的改进
目前的铝电解槽尚存在一些问题：生产过程能量利用率较低, 电流效率不太理想,单位产品的投资费用较高,控制污染的设备 费用也很贵, 1 .原有电解槽的改造:阴极材料、阳极材料及槽内衬等的改造, 2. 新型电解槽: Grjotheim的理想槽；该槽具有一系列优点,在双 极性电解槽设计中优先采用了不耗惰阳极和可泄性或可湿润 性的耐热硬质金属阴极,
10.2.3.3 连续预焙阳极电解槽
相对于非连续式有如下特 点：
优点：无阳极残极,预焙 炭块消耗量小；阳极电流 分布均匀,故阳极消耗均 匀；生产的连续性,
缺点：阳极不能用氧化铝 保温,热损失大；炭块之 间接缝存在接触电压降, 故槽电压较高,
连续式预焙阳极电解槽简图 1-阳极炭块；2-阳极棒；3-阳极母线；4-槽壳； 5-炭块接缝；6-阴极炭块；7-阴极棒；8-保温层
铝冶金设备—融盐电解槽
作业
1 试述融盐电解的原理、特征及适用范围, 2 铝电解槽的类型有哪些 各有何优缺点 3 阳极电流密度对铝电解技术经济指标的影响如何 与哪些因素有关 4 铝母线的配置方式有几种 各适用于哪些槽型, 5 什么叫经济电流密度 其大小如何确定
电解饱和食盐水PPT培训课件
空气中形成白雾
H20
HCl
1V ： 500V
2、构成微粒 HCl分子
练1:工业上利用电解饱和食盐水的方法制 取 Cl2 、 H2 和 NaOH 。在电源正极上 方收集到的气体能使湿润的 变 淀粉碘化钾试纸 蓝色，证明是 Cl2 ；在电源负极上方收 集到的气体是 H2 ，在该电极附近的水 溶液中滴几滴酚酞溶液，则溶液 变红 ， 明有 NaOH 生成。若电解一段时间后， 电源正极上方收集到的气体0.2mol，则在 电源负极上方将收集到 0.4g g H2 气体，在溶液中产生 16g g NaOH。停止通 电后，待溶液混合均匀，溶液的pH 会 升高 。
研究物质性质的步骤
物质 物理性质 化学性质 制法
用途
三、氢氧化钠
1.物理性质
白色固体，极易溶于水，溶解时放出大量 的热，易潮解。
氢氧化钠是一种碱性干燥剂
注意；不能干燥酸性气体(HCl、CO2、 SO2、H2S等)
氢氧化钠有强烈的腐蚀性
俗名：苛性钠、火碱、烧碱
在使用氢氧化钠时必须十分小 心，防止皮肤、衣服被它腐蚀
友情提醒 (默写)
• 物质的量的计算 • 电离方程式 • 电解饱和食盐水 • 氢氧化钠参与反应的方程式
3.取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH
试纸，两根铅笔笔芯作电极，接 通直流电源，一段时间后，发现a 电极与试纸接触处出现一个双色 同心圆，内圆为白色，外圈呈浅 红色。则下列说法错误的是 A. b电极是阴极 B. a电极与电源的正极相连接 C. 电解过程中，水是氧化剂 D. b电极附近溶液的pH变小
总反应：
通电
2H2O + 2NaCl → Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH
阳极区 阴 极 区
H20
HCl
1V ： 500V
2、构成微粒 HCl分子
练1:工业上利用电解饱和食盐水的方法制 取 Cl2 、 H2 和 NaOH 。在电源正极上 方收集到的气体能使湿润的 变 淀粉碘化钾试纸 蓝色，证明是 Cl2 ；在电源负极上方收 集到的气体是 H2 ，在该电极附近的水 溶液中滴几滴酚酞溶液，则溶液 变红 ， 明有 NaOH 生成。若电解一段时间后， 电源正极上方收集到的气体0.2mol，则在 电源负极上方将收集到 0.4g g H2 气体，在溶液中产生 16g g NaOH。停止通 电后，待溶液混合均匀，溶液的pH 会 升高 。
研究物质性质的步骤
物质 物理性质 化学性质 制法
用途
三、氢氧化钠
1.物理性质
白色固体，极易溶于水，溶解时放出大量 的热，易潮解。
氢氧化钠是一种碱性干燥剂
注意；不能干燥酸性气体(HCl、CO2、 SO2、H2S等)
氢氧化钠有强烈的腐蚀性
俗名：苛性钠、火碱、烧碱
在使用氢氧化钠时必须十分小 心，防止皮肤、衣服被它腐蚀
友情提醒 (默写)
• 物质的量的计算 • 电离方程式 • 电解饱和食盐水 • 氢氧化钠参与反应的方程式
3.取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH
试纸，两根铅笔笔芯作电极，接 通直流电源，一段时间后，发现a 电极与试纸接触处出现一个双色 同心圆，内圆为白色，外圈呈浅 红色。则下列说法错误的是 A. b电极是阴极 B. a电极与电源的正极相连接 C. 电解过程中，水是氧化剂 D. b电极附近溶液的pH变小
总反应：
通电
2H2O + 2NaCl → Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH
阳极区 阴 极 区
电解饱和食盐水PPT课件
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•4. 实验结束后，将电泳管内胶体液倒掉 ，用蒸馏水多 洗几次，然后倒放在铁架台上。
•5. 实验过程中，随着时间的推移，两电极周围会有许
多小气泡产生，导致电路不畅通，带来误差。此时应该
再关闭两侧的活塞，并停止秒表，关闭电源，取出两个
电极，再加入一些辅助液，放入铂电极，重复以上步骤。
Байду номын сангаас
电解条件： 有自由移动的离子
阴，阳离子的来源：电解质在水溶液中电离出来的 电离： 电解质在溶于水或受热熔化时离解成自由移动的离子的过程
第2页/共16页
电解池
正 阳
Cl- ， OH-
负 电流：a——c——d—— b电子流：c——a——b——d
Na+, H+ , OH-, Cl-
阴
NaCI= Na+ + Cl-
第11页/共16页
实验步骤
（一）Fe(OH)3溶胶的制备
•1 ． 水 解 法 制 备 Fe(OH)3溶 胶 ： 在 250ml 烧 杯 中加入50ml蒸馏水，加热至沸，慢慢地滴入 1mol/LFeCl3溶液，并不断搅拌，至得到红棕 色的Fe(OH)3溶胶。
第12页/共16页
（二）电泳
加入2g尿素，搅拌，加进U 形管，至两臂各留下4cm， 再小心滴入0.01mol/L硝酸 溶液，至两臂剩下1cm，插 入电极。
第13页/共16页
实验注意事项
•1. 胶体制备时，取150ml 水，1mol/LFeCl3慢慢 滴加并不停搅拌，加完后再沸腾5min即可。 •2. 刚制备的胶体冷却时 ，反应要逆向进行 ，故 必 须渗析。在烧杯内加蒸馏水大约300ml，保持温度 在60～70C进行热渗析。 •3. 电泳管加入胶体液后不要有气泡，若有气泡要挤 压乳胶管使之被赶走。电泳管在加胶体液之前要用 蒸馏水洗几次，再用辅助液或胶体液润洗一次，保 证电泳管洁净无其它杂质。加入的胶体液稍高于两 侧的活塞，关闭活塞，将活塞上方多余的胶体液设 法倒掉，再放入辅助液，插入铂电极。
•4. 实验结束后，将电泳管内胶体液倒掉 ，用蒸馏水多 洗几次，然后倒放在铁架台上。
•5. 实验过程中，随着时间的推移，两电极周围会有许
多小气泡产生，导致电路不畅通，带来误差。此时应该
再关闭两侧的活塞，并停止秒表，关闭电源，取出两个
电极，再加入一些辅助液，放入铂电极，重复以上步骤。
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电解条件： 有自由移动的离子
阴，阳离子的来源：电解质在水溶液中电离出来的 电离： 电解质在溶于水或受热熔化时离解成自由移动的离子的过程
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电解池
正 阳
Cl- ， OH-
负 电流：a——c——d—— b电子流：c——a——b——d
Na+, H+ , OH-, Cl-
阴
NaCI= Na+ + Cl-
第11页/共16页
实验步骤
（一）Fe(OH)3溶胶的制备
•1 ． 水 解 法 制 备 Fe(OH)3溶 胶 ： 在 250ml 烧 杯 中加入50ml蒸馏水，加热至沸，慢慢地滴入 1mol/LFeCl3溶液，并不断搅拌，至得到红棕 色的Fe(OH)3溶胶。
第12页/共16页
（二）电泳
加入2g尿素，搅拌，加进U 形管，至两臂各留下4cm， 再小心滴入0.01mol/L硝酸 溶液，至两臂剩下1cm，插 入电极。
第13页/共16页
实验注意事项
•1. 胶体制备时，取150ml 水，1mol/LFeCl3慢慢 滴加并不停搅拌，加完后再沸腾5min即可。 •2. 刚制备的胶体冷却时 ，反应要逆向进行 ，故 必 须渗析。在烧杯内加蒸馏水大约300ml，保持温度 在60～70C进行热渗析。 •3. 电泳管加入胶体液后不要有气泡，若有气泡要挤 压乳胶管使之被赶走。电泳管在加胶体液之前要用 蒸馏水洗几次，再用辅助液或胶体液润洗一次，保 证电泳管洁净无其它杂质。加入的胶体液稍高于两 侧的活塞，关闭活塞，将活塞上方多余的胶体液设 法倒掉，再放入辅助液，插入铂电极。
熔盐电化学原理与应用课件
电导率、摩尔电导率与温度的关系可用阿累尼乌斯关系 式表示： K = K0 exp(-Wk/RT)；∧m= ∧0 exp(-W∧/RT)
式K0中、W∧0K都和是W与∧分温别度代无表关电的导常率数、。摩尔电导率活化能，而 上述式子两边取对数后都能转换成直线方程式。
如： log ∧m=log ∧0 –
熔盐的基本性质
熔盐熔化后离子排列近程有序
离子晶体排列是有序的；对于熔盐来说只在 近程时是有序的，而在远程时其有序排列就 消失；气相则完全是无序的。因此，在熔点 附近的熔体结构接近于固体。
熔盐熔化后配位数减少
碱金属卤化物配位数为6的固体盐，熔化之后 的配位数则为4~5。
熔盐结构与性质
➢ 熔盐结构介乎固态和气态之间，虽然固体和气 体的结构都有比较成熟的研究，但是液态 结构理论尚有待进一步阐明；高温熔体的 种类繁多，它与常温下的水溶液结构又有 所不同，加上高温实验技术上的困难，因 此目前还未能建立起一个统一的熔盐结构 理论。
熔盐电导与结构
第二族中，电导的大小顺序与第一族相反，电导随着阳 离子半径增大而依次增大：
BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2 Λm(S·cm2) 0.086 28.8 51.9 55.7 64.6 为了解释碱土金属这种现象，认为这种盐分两步解离：
第一步 第二步
MCl2 = MCl+ + ClMCl+ = M2+ + Cl-
W 2.303 RT
从直线的斜率可求出相应的活化能；活化能数值的大小， 表征出离子迁移的难易。当温度改变引起熔盐结构发生 变化时，上述直线关系可能出现偏离。
熔盐电导与温度
纯熔盐的电导一般随温度升高而增加，电导的温度系数
熔盐电解法制备金属钛PPT课件
／MSE(Molten Salt Electrolysis) 为金属热还原工艺，其实质仍是熔盐电解。 EMR槽为钛还原槽，MSE槽为还原剂生产 槽。 原料可以是TiCl4，也可以是TiO2，
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2.5 EMR／MSE工艺
2.5.2 EMR／MSE工艺原理图
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2.5 EMR／MSE工艺
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2.3 FFC—剑桥法
2.3.2 FFC—剑桥法的原理
该方法是一个固相的电解过程，以多孔粒 状TiO2固体为阴极，碳质材料为阳极，熔 融的CaCl2为电解质。
电解时， 阴极TiO2被分解为海绵状的金属 钛和氧离子，后者溶解于电解质中并到阳 极放电析出氧气，而纯钛则留在阴极上， 海绵钛经轻度破碎研磨，再经水洗即得到 可销售的钛粉。
➢ 钛在地壳中的丰度为0．61％ ，其在地壳 中的含量在金属元素中仅次于Al、Fe、Ca、 Na、K、Mg居第七位。
➢ 钛矿的存在形式是金红石（TiO2）及钛铁 共生矿（FeO-TiO2）。
➢ 我国钛资源极为丰富，已探明的钛资源储 量近9亿t，居世界首位。攀枝花的二氧化 钛储量占全国94%，世界15%。
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2.3 FFC—剑桥法
FFC—剑桥法原理如下图所示
作业温度在 900 ℃左右， 电解的槽电压 是3V。
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2.3 FFC—剑桥法
2.3.3 电化学反应 整个过程为Ti02(固)电化学脱氧的过程
还原出的纯钛留在阴极，而阳极放电析出 氧气。
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2.3 FFC—剑桥法
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2.3 FFC—剑桥法
2.3.5 FFC—剑桥法的优点
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2.5 EMR／MSE工艺
2.5.2 EMR／MSE工艺原理图
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2.5 EMR／MSE工艺
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2.3 FFC—剑桥法
2.3.2 FFC—剑桥法的原理
该方法是一个固相的电解过程，以多孔粒 状TiO2固体为阴极，碳质材料为阳极，熔 融的CaCl2为电解质。
电解时， 阴极TiO2被分解为海绵状的金属 钛和氧离子，后者溶解于电解质中并到阳 极放电析出氧气，而纯钛则留在阴极上， 海绵钛经轻度破碎研磨，再经水洗即得到 可销售的钛粉。
➢ 钛在地壳中的丰度为0．61％ ，其在地壳 中的含量在金属元素中仅次于Al、Fe、Ca、 Na、K、Mg居第七位。
➢ 钛矿的存在形式是金红石（TiO2）及钛铁 共生矿（FeO-TiO2）。
➢ 我国钛资源极为丰富，已探明的钛资源储 量近9亿t，居世界首位。攀枝花的二氧化 钛储量占全国94%，世界15%。
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2.3 FFC—剑桥法
FFC—剑桥法原理如下图所示
作业温度在 900 ℃左右， 电解的槽电压 是3V。
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2.3 FFC—剑桥法
2.3.3 电化学反应 整个过程为Ti02(固)电化学脱氧的过程
还原出的纯钛留在阴极，而阳极放电析出 氧气。
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2.3 FFC—剑桥法
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2.3 FFC—剑桥法
2.3.5 FFC—剑桥法的优点
第十章 熔盐电解
第十章 熔盐电解
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7.6-电解反应过程安全技术课件
【教训及采取的措施】：
（1）本次事故的教训为整套装臵在面对突发事 故的能力有限，仍会有让人想不到的现象发生，要 充分提高应对事故的意识，进一步提高装臵的可靠 性。 （2）将透平机机组进口阀联锁关闭时间延时3 秒，以避免瞬间晃电而透平机并未实际停止运行时 阀门关闭造成的泵前大正压。 （3）改造电解废氯系统，将次氯酸钠罐出口阀 门改为自控阀，实现在主控室远程进行倒罐操作， 解决了人员到不了现场操作的问题。 （4）改造电解氯气正压水封，消除水封跑氯点。 （5）在电解和氯氢处理岗位配备正压式空气呼 吸器，增强应急救援能力。 （6）加强职工培训及事故预案的演练，提高应 对突发事故的紧急处理能力。
ห้องสมุดไป่ตู้
王某立即将李某扶至附近泵房内的洗眼器处进行冲 洗，幸好李某戴着近视镜，才没有造成眼部灼伤， 后送医院进行治疗。
二、事故原因分析
该工段因生产需要使用5%NaOH碱液对工艺介质进 行洗涤，在室外装臵区没有NaOH碱液临时贮罐，2 罐之间连通的管线沿地面敷设。为防止冬季碱液管 线内积液冻堵，在管线外敷设蒸汽伴热管线和保温 材料。当NaOH溶液自配碱罐输送至临时贮罐后，2 罐相连管线内残存的碱液因受热汽化而使管线内压 力增大，当解开阀门填料压盖时，蒸汽夹带碱液喷 出造成检修工李某面部灼伤，是事故发生的直接原 因。检修工李某在作业过程中未按规定佩戴防护用 具，违章作业也是造成此次事故的直接原因。检修 工李某和监护人王某安全意识淡薄，工厂安全管理 存在不足是造成此次事故的间接原因。
（4）教训与措施
1 电解槽平台与排烟支管之间，支管与总管 之间的两节绝缘短管至关重要；都改成钢管则很危 险，因为钢管法兰之间的绝缘措施功能太脆弱，生 产活动稍有不慎就会破坏绝缘性能，如装配失误、 震动、粉尘堆积、工器具连接等，都可能导致绝缘 破坏。所以，经过多次绝缘失效与险象环生的实践 检验证明之后，1997年电解槽集中大修时，一律恢 复原设计的两节绝缘短管。之后，再也没有发生过 此类险象。 2 这起事故的直接原因是生产部门管理人员缺 乏尊重客观事实、随机应变及时调整思路的素质， 盲目指挥，未停电就安排拆卸支管。不过，正是这 样才把前述改管错误做法的后果推致了极点，让人 们统一认识，促使领导作出决定恢复两节绝缘材料 制成的短管。
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实验结果与讨论
❖ SEM检测
1200倍
2400倍
由图可见，硅膜表面为结晶明显的多孔型构造。
光照到样品表面后，由于多孔的原因，光反射率
低，吸收率高，造成了上述现象
结论
❖ 0.35M为纳米二氧化硅在熔盐中电解的适合浓度 ❖ 制备出的硅膜表面为结晶明显的多孔型构造，并
且较致密 ❖ 制备出的硅膜为p-型，光响应电流密度在相同条
由电子浓度的杂质半导体。主要靠空穴导电。当光照射到p型半导体时，半导体价带的电子被激发到导带形成自由电子 导电，留下的空位形成空穴进一步增强了p-型半导体的导电 性。因此，光照条件下能够测得光电流就能说明半导体是p型。
实验结果与讨论
熔盐电解过程中，阴极反应是一个较为复杂 的过程。本实验对阴极过程研究会受到熔盐纯度 和纳米二氧化硅添加量的影响，而这对制备纯净、 完整的硅膜也非常重要重要作用。因此要对熔盐 进行预电解处理，来除去熔盐中的杂质。
实验结果与讨论
循环曲线1上，电位从-0.2V向-2.5V扫描过程中，随着电位的更负， 电流值有所增大，在-1.0V、-1.75V和-2.2V左右处出现了还原电流峰。
800℃ 氯化钙熔盐
实验结果与讨论
曲线1可见，电位从-0.2V向-1.5V扫描过程中，在-0.2V- -0.5V 直接电流有所增加，在-0.5V后电流曲线基本保持水平。
电位在-0.5V-0.5V有两 个还原电流峰出现，根据热 力学原理、实际的情况可以 判断在更负的电位处还原电 流为氧的还原所致。
氯化钙 800℃ 预电解（1.0V,0.5h）
实验结果与讨论
❖ 电化学测试实验
SiO2 浓度
0.1M 0.15M 0.2M 0.25M 0.3M 0.35M 0.4M 0.5M
选题意义及研究内容
西门子法
流程长 生产成本高 工艺条件难控制 中间产物腐蚀性强
Si→SiHCl3→Si
熔盐电解
低成本、 节能、环保 工艺条件简单 二氧化硅原料直接 还原
SiO2→Si
选题意义及研究内容
❖ 2012年，“现代电化学之父”Allen·J.Bard博士课题组发表 了以3N纯度的纳米二氧化硅作原料，石墨作阳极，银薄片作 阴极兼基体，将纳米二氧化硅分散到氯化钙熔盐中850℃直接 电化学还原，在银片上电沉积获得了高纯度、具有光电性能 特征p-型硅膜的研究成果。
实验结果与讨论
SiO2还原电压：-1.25V 氧还原电压：-0.5V
（a）
SiO2:0.1M
（b）
实验结果与讨论
SiO2还原电压：-1.25V 氧还原电压：-0.45V
SiO2:0.15M
实验结果与讨论
SiO2还原电压：-0.75V 氧还原电压：-0.5V
SiO2:0.2M
实验结果与讨论
SiO2还原电压：-0.9V 氧还原电压：-0.3V
实验原理
阴极：SiO2+4e-→Si+O2阳极：2O2- + C→CO2+ 4e-
选题意义及研究内容
纳米二氧化硅在 熔盐中的浓度
硅膜形成过程
本实验研究的内容 ： ❖ 1、找到合适的纳米二氧化硅添加量； ❖ 2、在合适的纳米二氧化硅添加量条件下，以石墨片为阴极，制备
硅膜； ❖ 3、对获得的硅膜光电性能进行测量，分析硅膜的性能。
SiO2还原电压：-1.0V 氧还原电压：-0.5V
SiO2:0.5M
实验结果与讨论
CSiO2/M ESi/V EO/V
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 -1.25 -1.0 -0.75 -0.9 -0.75 -0.6 -1.0 -1.0 -0.5 -0.45 -0.5 -0.3 -0.3 -0.35 -0.5 -0.5
件下较优于商业p-型硅片
氙气光源
光响应电流 密度曲线
实验结果与讨论
❖ 光电性能检测
用-2.5V恒电位制得的硅膜试样与商业p-type多晶硅片 进行比较。
蓝色-制得的p型硅膜
红色-商业p型硅膜
实验结果与讨论
❖ SEM检测
-2.5V条件下制得的硅膜厚 度平均在10μm左右，相对 致密
-2.4V条件下制得的硅膜厚 度平均在22μm左右，相对 疏松
纳米二氧化硅熔盐电解 制备p-型硅膜的阴极行为
答辩人：金星
目录
1
选题意义及研究内容
2
实验方法与过程
3
实验结果与讨论
4
结论
选题意义及研究内容
❖ “新能源”是21世纪重要产业。太阳能由于具有清 洁安全、无污染、相对持续、稳定以及能源取之不尽 等优点被认为是最理想的可再生资源。
❖ 因相对成本低、性能好，硅在太阳能光伏电池、光电 催化和锂离子电池电极材料等领域得到广泛应用。
SiO2:0.25M
实验结果与讨论
SiO2还原电压：-0.75V 氧还原电压：-0.3V
SiO2:0.3M
实验结果与讨论
SiO2还原电压：-0.6V 氧还原电压：-0.35V
SiO2:0.35M
实验结果与讨论
SiO2还原电压：-1.0V 氧还原电压：-0.5V
SiO2:0.4M
实验结果与讨论
❖ 然而，银是比较昂贵的金属材料，寻找一种相对廉价的阴极 基体材料也势在必行。因此，本实验提出采用廉价的石墨片 为基体进行p-型硅膜的制备。
选题意义及研究内容
纳米SiO2加入到CaCl2熔盐中后， 高温条件下进行布朗运动。
碰撞到阴极，在电场的作用下失 去氧离子被还原。
硅原子形成吸附原子进入基体材 料晶格或形成新的晶核。
两者越接近纳米二 氧化硅还原的有效电 流效率越高。因此， 选择0.35M的纳米二 氧化硅浓度比较适合。
实验结果与讨论
❖ 电沉积实验 添加0.35M纳米二氧化硅后，在800℃下进行恒 电位电解。
-2.5V -2.4V
5小时
（a） （b）
实验结果与讨论
❖ 光电性能检测（硅膜→水洗→酸洗→光电检测）
样品
实验方法与过程
二氧化硅 电解实验
电
采用三电极体系，
化 利用循环伏安法和计 学
测 时电位法，研究纳米
试 实
二氧化硅在氯化钙熔
验 盐中的合适添加量。
合适 添加量
采用恒电位法对
电
Байду номын сангаас
二氧化硅进行电解
沉
积
沉积制备硅膜，并
实
对硅膜进行光电性
验
能测试。
实验方法与过程
❖ P-型半导体测试 P型半导体，也称为空穴型半导体。即空穴浓度远大于自