一、氯碱工业中耐腐蚀材料的选择和应用(论文文献综述)
张彤[1](2021)在《铋基催化剂低温催化脱除尾氯中氢气的性能研究》文中认为氯碱工业是重要的基本化学工业,由于其产物被广泛运用于化工材料等各个领域,因此关系到国民经济以及社会的发展。氯碱企业生产的大量氯气需要压缩液化使用钢瓶进行储存和运输。在压缩液化过程中,会产生一部分未被压缩的含氯不凝尾气,工业上将其称为尾氯,其中混有部分氮气、氧气和氢气等气体。一旦富集的氢气体积含量到达4%的时候就会有爆炸风险,因而尾氯无法继续液化以及应用于下游的耗氯工艺产品中。本次实验选择铋基催化剂在固定床反应器中通过催化氢氧反应和氢氯反应来达到有效脱除尾氯中氢气的目的。金属Bi和Bi2O3催化剂是在不同的反应温度下进行尾氯脱氢性能的测试,而负载型Bi2O3/γ-Al2O3与Bi2O3/白炭黑作为催化剂则是通过改变反应温度、焙烧温度以及负载含量的工艺条件进行催化性能的研究,反应前后的催化剂均采用XRD、SEM、EDS、FT-IR和N2吸附-脱附等多种表征手段对其晶型、形貌、元素含量、骨架结构以及孔结构进行分析。可以得到如下结论:1、金属铋在50℃的反应温度下催化尾氯脱氢,其平均氢气转化率为88.89%,氧化铋在70℃的反应温度下催化尾氯脱氢,平均氢气转化率达到94.69%。XRD显示反应后催化剂中有氯氧化铋副产物生成,且从EDS元素分析得出催化尾氯脱氢后氧化铋所含的氯元素含量少,因而催化性能较稳定。通过将氧化铋分别与活性氧化铝、二氧化钛、白炭黑、分子筛机械混合催化剂,筛选出尾氯催化脱氢效果较好的载体-活性氧化铝和白炭黑。2、负载型Bi2O3/γ-Al2O3催化剂催化尾氯脱氢的最佳工艺条件为:负载3%活性组分的催化剂经过450℃的焙烧在80℃下进行催化尾氯脱氢,平均氢气转化率可达到95.8%。分析表征结果可知,催化反应后催化剂表面粗糙,活性组分含量减少,氯化氢和水的产生对催化剂造成腐蚀致使其比表面积减小、孔径增大,反应后的催化剂催化活性有一定程度降低,与催化实验结果相一致。3、负载型Bi2O3/白炭黑催化剂催化尾氯脱氢的最佳工艺条件为:负载3%活性组分Bi2O3的催化剂经过550℃的焙烧在50℃下进行尾氯催化脱氢,其平均氢气转化率可达到97.8%。结合表征结果进行剖析可知,Bi2O3在白炭黑载体表面均匀分散,虽然催化过程中产生的产物水、氯化氢和微量副产物以及氯气强氧化强腐蚀氛围等对催化剂造成的破坏致使性能有所下降,但基本上没有改变催化剂的晶型、形貌以及整体的骨架结构,该催化剂具有较好的稳定性。4、实验中所探究的所有铋基催化剂在催化反应中氢氧反应选择性均低于氢氯反应选择性,因此我们可以得出在尾氯催化脱氢中其更倾向于催化氢氯反应的进行。对比上述Bi2O3/γ-Al2O3和Bi2O3/白炭黑两种负载型催化剂的催化活性,后者不仅在一定程度上降低了反应温度,而且表现了更为优异的催化活性以及稳定的催化性能。
王宇超[2](2021)在《XAFS研究铱系氧化物电极的精细结构与性能》文中研究表明IrO2-Ta2O5/Ti电极被认为是目前性能最好的析氧阳极材料,然而在实际使用过程中,IrO2-Ta2O5/Ti只有3年以下(高速电镀钢板生产线上一般只有1年左右)的寿命,这一寿命远低于用于氯碱工业钌系氧化物电极的10年寿命。对于IrO2-Ta2O5/Ti电极寿命较低的原因,目前虽有许多研究,但限于测试分析手段难于进行深入研究。对此,本文依托同步辐射X射线吸收精细结构测试分析(XAFS)、电化学原位测试技术(in situ)等先进测试分析方法,结合第一性原理计算(DFT)等现代理论与软件,以IrO2-Ta2O5/Ti电极为研究对象,以阴极行为作为切入点,将IrO2-Ta2O5/Ti分解为纯IrO2、纯TaO×等相对简单的体系进行研究,综合探讨了 IrO2-Ta2O5/Ti电极的精细结构、组成、价态等本质特征及其对电催化性、失效的影响。首先本文结合电化学测试方法,XAFS方法与DFT方法分析了 IrO2/Ti电极精细结构改变的原因及其与电催化性能之间的联系,并获得电极阴极电解失效的主要原因。研究结果表明,IrO2/Ti电极在不同阴极电流密度下电解的精细结构变化不同,阴极反应机理也并不相同:5mA·cm-2电解10min后,Ir-O配位数增加,电极上发生H2O分解形成OH-在 IrO2氧空位上吸附;而100mA·cm-2电解中,Ir-O配位数先降低形成氧空位,但继续阴极电解过程中H2O在氧空位上分解成OH-并吸附,提高了 Ir-O配位数,同时氢原子在阴极电解过程中吸附在氧原子上。氢原子吸附与氧空位的形成提高了电极的析氢电催化性能;OH-吸附后电极析氢极化电阻升高,而电极析氢电催化性能缓慢变化;IrO2/Ti电极在100mA·cm-2电流密度下Ir-O配位键断裂、氧原子溶解,导致IrO2晶体变得不稳定,从而在阴极电解产生大量气体压力骤增下发生破碎、剥落是IrO2/Ti电极阴极电解过程中失效的主要原因。又研究了 TaOx/Ti电极中钽氧化物的精细结构与性能。研究结果表明,作为对比的TaOx粉末在制备温度为550℃至650℃温度区间内晶体结构由σ-Ta2O5转变为β-Ta2O5,晶体结构转变后钽氧化物中形成了大量氧空位;并发现TaOx粉末的介电常数与氧空位浓度相关,氧空位浓度高则介电常数大。之后结合XAFS与CV曲线研究TaOx/Ti电极精细结构与电化学性能,得到TaOx/Ti电极中存在氧空位会扭曲TaOx的晶体结构并提高Ta-O配位数,而扭曲严重的TaOx能带间隙降低,具有更高的电催化性能;阴极电解后TaOx/Ti电极中Ta-O配位数降低,这是由于阴极电解过程中H2O分解形成OH-吸附进入TaOx/Ti电极的氧空位导致,OH-吸附降低了 TaOx/Ti电极中Ta-O配位结构的扭曲程度,并提高TaOx/Ti电极的载流子浓度,从而提高了 TaOx/Ti电极的电催化性能。在相同析氢电位下,电解前的TaOx/Ti电极电催化性远低于IrO2/Ti电极,TaOx活性很低但稳定性好,这也是IrO2-Ta2O5/Ti电极中TaOx作为稳定物质的原因之一。同样研究了不同Ir-Ta摩尔比IrO2-Ta2O5/Ti电极的精细结构与电化学性能。研究获得IrO2-Ta2O5/Ti电极由IrO2金红石晶体、Ta2O5非晶和Ta溶于IrO2晶体中的Ir-Ta氧化物金红石固溶体三种相结构组成,随电极中Ta元素含量增加IrO2晶体逐渐转变为非晶结构;综合XAFS、DFT与电催化性能测试结果,得到Ir-Ta掺杂氧化物固溶体形成氧空位是不同Ir/Ta摩尔比IrO2-Ta2O5/Ti电极电催化性能改变的主要原因:Ir-O和Ta-O配位数增加提高了阳极电催化性能,而TaOx的分布增加增大了涂层电阻则会降低电极的阳极电催化性能,由此造成了阳极电催化性出现了极值,即在OH-吸附能力与TaOx含量增加提高涂层电阻的共同作用下,IrO2-Ta2O5/Ti电极阳极电催化性能先增加然后降低。最后,分析了 IrO2-Ta2O5/Ti电极阴极电解过程中失效的主要原因。Ir/Ta摩尔质量比为7:6的IrO2-Ta2O5/Ti电极在100mA·cm-2阴极电解后涂层大量脱落,晶粒也出现了溶解;XAFS测试得知阴极电解后Ir-O配位数降低,而Ta-O配位数在阴极电解过程中没有明显变化。比较同样在100mA·cm-2阴极电解后的IrO2/Ti、TaOx/Ti电极的观察分析结果,得出IrO2-Ta2O5/Ti电极失效过程的精细结构变化主要在铱氧化物上进行,Ta大量掺杂而扭曲的Ir-Ta氧化物固溶体晶体并不稳定,在电解时Ir-O配位键断裂,形成了大量氧空位的同时也造成Ir-Ta氧化物固溶体晶粒的溶解,此时电极受到大量氢气压力的影响而发生破碎可能是电极涂层脱落的主要原因。
胡佳俊[3](2021)在《新型铱基阳极材料的制备及其在电催化析氯反应中的应用》文中提出当今社会面临着复杂而严峻的环境问题,这对工业的清洁生产、废水排放等方面提出了新的要求。电催化技术符合绿色化工的要求,其中电催化析氯反应(CER)广泛应用于氯碱工业、废水处理等领域。其常用的尺寸稳定阳极(DSA)中含有Ir、Ru等贵金属,高昂的成本限制了它们的大规模工业化应用。因此,制备高质量活性的CER催化剂,对于降低氯碱工业的成本具有重要的意义。同时,通过CER反应产生强氧化性的活性氯(Cl2、ClO-等),可用于降解氨氮废水。然而,工业废水组分复杂,氯离子浓度低,导致DSA电极的电流效率较低,氨氮降解效果不佳。所以,提升DSA电极在低氯条件下的CER选择性是提高其氨氮降解性能的关键所在。针对这些问题,本文通过掺杂金属元素、形成固溶体等方式调控活性涂层组分的电子结构,暴露更多的活性位点,加速电极表面的反应动力学,促进CER反应的进行,从而在高氯条件下提高DSA电极的贵金属质量活性,在低氯条件下提升其CER选择性。主要内容如下:(1)为了提高DSA电极在高氯条件下的贵金属质量活性,降低涂层中Ir的用量,本文确定了以盐酸预处理、溶胶-凝胶法为DSA电极的制备工艺,并制备Nd掺杂Ti/IrO2电极。Nd掺杂调控了IrO2的电子结构,降低了其限速步骤(氯脱附)的吉布斯自由能损失,暴露出更多的活性位点,提高了活性位点的本征活性。其中,Ti/Ir0.8Nd0.2Ox电极表现出最佳的CER性能,在100 mA cm-2电流密度下的电势为1.520 V vs RHE,法拉第效率高达91.0%,在0.5 M H2SO4、1 A cm-2和5 M NaCl、100 mA cm-2条件下均能保持200 h以上的高稳定性。更重要的是,Ti/Ir0.8Nd0.2Ox电极在1.5 V vs RHE电势下的贵金属质量活性达到96.5 A gIr-1,是Ti/IrO2电极的2.05倍,也是近期报道的CER贵金属电极中最高的。(2)为了提升DSA电极在低氯条件下的CER选择性,提高其氨氮降解性能,本文采用溶胶-凝胶法制备一系列双金属氧化物钛电极。IrO2和Sb204的固溶体结构和Sb元素的混合价态,加强了金属氧化物间的协同作用,加快了界面电子的转移速率,促进CER反应的进行。因此,Ti/IrSbOx电极表现出最佳的CER性能,在0.05 MNaCl溶液中的法拉第效率为76.8%,在0.5 MH2SO4、1 A cm-2条件下能保持180 h以上的高稳定性,在2 V vs RHE电势下的贵金属质量活性更是达到商业化铱基DSA的7.43倍。同时,Ti/IrSbOx电极表现出优异的氨氮降解性能,40 mA cm-2下电解120 min后氨氮去除率达到99.4%,初始电流效率为70.3%,特别是能耗降至0.042 kWh gN-1,只有商业化铱基DSA的60%。在实验室研究的基础上,我们设计了 Ti/IrSbOx‖Ti中试电解槽,15 A电流下电解5.5 h后氨氮去除率为98.4%,初始电流效率为72.9%,成功地完成了Ti/IrSbOx电极处理工业废水的中试试验。
肖光桥[4](2020)在《氯碱电解槽阳极钛板腐蚀与防护研究》文中进行了进一步梳理氯碱工业是基础化学工业。氯碱生产过程安全环保有助于氯碱工业的稳健发展。然而,离子膜电解槽作为氯碱生产的核心设备,在生产过程中处于复杂的腐蚀环境中,而且其腐蚀问题时有报道。本文以某氯碱厂离子膜电解槽阳极钛板存在的腐蚀泄漏问题为出发点开展相关的研究工作,通过腐蚀电化学测试技术和表面形貌分析,研究了工业纯钛TA2分别在酸性高浓度氯化钠溶液、含不同Cl-浓度1mol/L NaOH溶液和不同温度和浓度的NaOH溶液中的腐蚀规律。此外,通过自行设计的流动腐蚀试验装置对TA2在流动条件下的腐蚀电化学行为进行了研究。主要得出以下结论:(1)在酸性高浓度氯化钠溶液中,TA2的腐蚀行为受到Cl-浓度、温度、PH值的协同影响。其对TA2腐蚀电流密度的影响大小为:PH值>温度>Cl-浓度。其对TA2阴极析氢腐蚀速率的影响大小为:PH值>Cl-浓度>温度。其对TA2自腐蚀电位的影响大小为:PH值>Cl-浓度>温度。其对TA2电荷转移电阻影响大小为:PH值>Cl-浓度>温度。(2)TA2在含不同Cl-浓度1mol/L NaOH溶液中,极化曲线的阳极有明显的钝化存在,且具有良好的耐蚀性。TA2在溶液中的阴极析氢电位约为-1250mV,在-1600~-1250mV的析氢电位区间,Cl-浓度对TA2析氢反应的影响不大。而当电位升高,在-1250~-400mV区间,TA2表面会发生明显的吸氧腐蚀,并且TA2的吸氧腐蚀电流密度随着Cl-浓度增大而先稍微增大后减小,TA2表面钝化膜呈n型半导体,可以抵御Cl-的腐蚀。(3)TA2在不同温度和NaOH浓度的溶液中,当NaOH浓度越大,温度对TA2腐蚀电流密度的影响就越明显;当溶液温度越高,NaOH浓度对TA2腐蚀电流密度的影响也越明显。对TA2在NaOH溶液中的浸泡试验结果分析可得,35℃、60℃、85℃下,NaOH浓度≤20wt.%时,TA2的腐蚀动力学曲线呈增重趋势,并且在温度为85℃时,腐蚀曲线由三部分组成:在第一部分(0~10天),随着腐蚀时间的增加,腐蚀增重相对缓慢;在第二部分(10~20天),腐蚀增重突然加快;而到第三部分(20~25天),腐蚀增重又呈缓慢趋势。当NaOH浓度≥30wt.%时,TA2的腐蚀动力学曲线呈失重趋势。(4)在流动的NaOH溶液中,随着NaOH浓度、温度和流动速度增加,TA2在溶液中的电荷转移电阻和膜电阻均减小,TA2表面的钝化膜减薄,耐腐蚀性减弱。
刘宝[5](2020)在《基于掺杂改性的Ti基析氧阳极制备及应用研究》文中研究说明金属锰是一种重要的工业生产原料,被广泛应用于冶金、化工、航天、农业等领域。采用电解法生产金属锰时,其直流电耗为5600~7000 kW·h/t,电流效率为65~70%,存在高能耗、低电效的问题。阳极作为电解锰生产中的重要设备,其性能优劣会对生产能耗以及阴极产品质量产生重要影响。电解锰生产过程中,阳极会发生析氧反应,析氧反应产生的过电位会增高直流电耗,因此,研发一种高性能、低成本的析氧阳极材料对电解锰行业的节能降耗具有十分重要的意义。本研究针对传统Ti/IrO2阳极存在的制备成本高和析氧催化性能有待改善的问题,向Ti/IrO2阳极涂层中分别掺入了钌、硅和锆,制备成了二元以及三元氧化物涂层阳极。采用XRD、XPS、FESEM、LSV、CV、EIS等物相分析和电化学分析方法对钌、硅和锆掺入对氧化物涂层物相组成、微观结构和电化学性能的影响进行了研究,阐释了钌、硅和锆掺入对阳极涂层的改性机制,探析了制备条件、涂层性质和阳极析氧催化性能三者的相互影响关系,明晰了阳极在硫酸体系中使用时的失效机理。针对电解锰能耗高的问题,以制备的新型Ti基析氧阳极材料替代传统的电解锰用Pb合金阳极材料,在阴离子交换膜电解槽中进行了电解锰实验,研究了实验条件对电流效率、单位直流电耗、锰晶型以及形貌的影响,探析了锰电解过程中的“起壳”机理,分析了阴离子交换膜电解锰的节能降耗机制。研究结果表明,钌的掺入提高了 Ti/IrO2阳极的表观活性,但会降低其使用寿命;钌掺入对Ti/IrO2阳极表观活性的改善可归因于涂层析氧催化活性表面积的增大和单个位点析氧催化活性的提高。适量硅的掺入不仅改善了Ti/IrO2阳极的表观活性,同时有效延长了其使用寿命;硅的掺入促进了涂层表面IrO2晶体的析出,有效提高了阳极涂层的析氧催化活性表面积;硅掺入降低了涂层单个位点的析氧催化活性,其对Ti/IrO2阳极表观活性的改善可归因于涂层析氧催化活性表面积的增大。Ti/IrO2-ZrO2阳极的表观活性要优于Ti/IrO2阳极,锆的掺入会对涂层表面IrO2晶体的析出产生影响,随着涂层中锆含量的升高,涂层会由晶态涂层转变为非晶态涂层;非晶涂层的析氧催化活性要优于晶态涂层,但使用寿命较低;锆的掺入提高了 Ti/IrO2阳极的析氧催化活性表面积,但降低了单个位点的催化活性,锆掺入对Ti/IrO2阳极表观活性的改善可归因于阳极涂层析氧催化活性表面积的增大。在对钌、硅和锆掺入对Ti/IrO2阳极性能影响研究的基础上,制备成了Ti/IrO2-RuO2-ZrO2和Ti/IrO2-RuO2-SiO2三元复合氧化物阳极,并对其物相组成、显微形貌和电化学性能进行了研究。研究结果表明,与制备成的Ti/IrO2-ZrO2和Ti/IrO2-SiO2二元复合氧化物阳极相比,钌的掺入提高了阳极的表观活性。综合比较 Ti/IrO2、Ti/IrO2-RuO2、Ti/IrO2-SiO2、Ti/IrO2-ZrO2、Ti/IrO2-RuO2-ZrO2和Ti/IrO2-RuO2-SiO2六种阳极的使用性能与生产成本,Ir:Ru:Si=9:21:70的Ti/IrO2-RuO2-SiO2为最优的析氧阳极材料,在电流密度为50mA/cm2的使用条件下,其析氧电位为1.33 V vs.SCE,使用寿命预期可高于4年。在阳极加速寿命实验的基础上,通过采用物相分析结合电化学分析的方法对硫酸体系中Ti/IrO2-RuO2-SiO2阳极的失效机理进行了研究。结果表明,Ti/IrO2-RuO2-SiO2阳极在硫酸体系中使用时可分为四个阶段,分别为“润湿期”、“稳定期”、“缓慢失效期”以及“加速失效期”;Ti/IrO2-RuO2-SiO2阳极的失效原因是活性氧化物涂层溶解与Ti基体局部氧化的协同作用。通过变化前驱体溶液浓度、烧结制备温度和烧结时间的方式,对Ti/IrO2-RuO2-SiO2阳极制备条件、涂层性质和阳极析氧催化性能三者的相互影响关系进行了研究。结果表明,制备条件的变化会对涂层结晶度、活性氧化物粒径、涂层表面孔洞及裂痕数量产生影响,从而影响阳极的析氧催化性能;非晶态氧化物涂层的析氧催化活性要优于晶态涂层,但其使用寿命要明显短于晶态涂层。阴离子交换膜电解锰实验结果表明,阴极液锰离子浓度、电流密度、硫酸铵浓度、SeO2添加量和电解时间的变化会对电解锰电流效率、单位直流电耗以及锰沉积形貌产生影响,但不会对金属锰的沉积晶型产生影响;阴离子交换膜电解锰的最优参数为:pH=7.5、温度=40℃、Mn2+=30 g/L、电流密度=350A/m2、(NH4)2SO4=110 g/L、SeO2=0.03 g/L,在此条件下电解 24 小时,电流效率为78.3%,单位直流电耗为4346~4433 kW·h/t,与传统电解锰工艺相比较,其电流效率约可提高10%,而单位直流电耗约可降低27%。
罗开亮[6](2020)在《Al/TiB2+Ti4O7层状复合电极基体的制备与电化学性能研究》文中提出电解在有色金属的提取过程中起着尤为重要的作用,电极材料作为电沉积系统的关键因素,将会直接影响整个电化学反应过程,电极材料也是实现有色金属湿法冶金“低能耗,高产量”生产方式的关键。本文基于国家自然科学基金项目的支持,创造性地提出了以TiB2+Ti4O7陶瓷层包覆A1基的新型复合电极基体研究。本文从电极基体的选择和与表面包覆层入手,通过对基体材料结构以及组成的研究,根据复合材料的可设计性与叠加性,结合金属陶瓷TiB2和Ti4O7具有很强的耐腐蚀性,良好的导电性能。使用轧制法,固-固热压扩散复合法,等离子喷涂制备出Al/TiB2+Ti4O7电极基材,以此改善电极材料的电化学使用性能,对复合电极基体材料的电化学性能以及复合界面进行测试分析,探讨了电极基体材料制备流程以及生产工艺参数值变动对电极基体电化学性能的影响,进而分析影响新型电极基体的关键因素,为新型复合电极材料的研究与开发打下理论和制备基础。本论文的主要研究成果如下:(1)根据层状复合电极界面的设计可行性与理论分析,借助材料叠加互补效应,通过改变传统铅、钛电极作为基体的结构模式,采取导电性能优异性能优异的Al当作基体材料,以TiB2+Ti4O7为包覆层实现了电极材料耐腐蚀性能的提高、表面电流分布更加均匀以及电催化活性的改善。结合A1与TiB2+Ti4O7在制备过程中润湿性以及可能发生化学反应过程的吉布斯自由能的计算,表明了A1与TiB2+Ti4O7具有良好的润湿性,但是A1与TiB2不可能发生化学反应过程Gθ>0,根据计算化学式的吉布斯自由能A1和Ti4O7可能发生反应。同时A1原子比较活泼,能够填满TiB2+Ti4O7的晶粒间隙,这为其具有优异的导电性能奠定了基础。(2)采用轧制法制备电极基体材料,通过参数优化分析得出,在轧制温度为450℃、Ti4O7含量为10%和轧制压下率大于75%时能够制备出性能较佳的层状复合电极基体;采用固-固热压扩散复合法将Al板和TiB2+Ti4O7板材进行复合,发现界面除了机械结合外还存在微区冶金式结合;采取正交试验的方法对等离子喷涂Al/TiB2+Ti4O7复合金属陶瓷涂层的喷涂输出功率、送粉量、喷涂距离、Ar气流量等展开制备工艺参数值的优化。通过因素效应图和优化的极差值得出,影响电极基体涂层孔隙率的最主要因素为等离子喷涂功率。当等离子喷涂功率为38Kw时,电极基体界面电导率为2.47′105S/cm,通过塔菲尔曲线测试出该电极基体的腐蚀电流密度为0.130×10-4A/cm2。(3)Al基体和TiB2+Ti4O7陶瓷的物性存在较大差异,通过工艺改进如添加Ni Al打底层缓解涂层的应力集中,减少热膨胀系数的差异,提高了其结合强度;喷雾造粒改善了陶瓷粉末的流动性、形貌等物性。工艺改进后电极基体局部区域形成微熔池从而实现电极基体界面微观上的冶金结合,虽然电极基体的导电性能较工艺改进前有所下降,但通过工艺改进后电极基体材料的腐蚀电流密度为0.718×10-5A/cm2,耐蚀性能相对工艺改进前有了很大的提高。(4)通过对比电极基体材料的不同制备方法,采用轧制法制备电极基体的成本低,流程短,电极基体耐蚀性性能较差;采用固-固热压扩散复合法制备电极材料流程多,制备工艺参数不可控制;虽然等离子喷涂制备电极基体材料成本较高,但电极基体的导电性和耐蚀性能优异,这为未来新型电极的发展提供了方向。
陈胜[7](2020)在《电解锰用钛基氧化物析氯阳极的制备及性能研究》文中进行了进一步梳理金属锰的提炼方式主要有热法(火法)和电解法(湿法)两种,热法生产(金属锰)纯度不超过95~98%,而纯的金属锰则是由电解法制备(电解金属锰),其纯度可达99.7~99.9%以上。电解法生产已成为金属锰生产的主要方式。金属锰的作用是增加合金属材料的硬度,应用最广的有锰铜合金、锰铝合金,200系列不锈钢,锰在这些合金中能提高合金的强度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性。电解锰的价格主要受供求关系,电力及原料的影响。金属锰电解是个高能耗的过程,提高电流效率与降低能耗是生产实践中最为关切的问题。本文重点研究了氯化物体系中使用H型电解槽电解金属锰的阳极材料及其改性。本文首先综述了电解锰用阳极的研究进展,然后研究超声前处理、锡钌钴摩尔比和煅烧温度对钛基锡钌钴氧化物电极性能的影响;其次研究锡钌钴锆摩尔比、刷涂次数和煅烧温度对钛基锡钌钴锆氧化物阳极性能的影响;最后将不同电极材料用于H型电解槽氯化物体系中做电解金属锰的小试实验。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对制备的镀层的微观形貌和物相进行了分析,并使用电化学工作站测试阳极极化曲线(LSV)、交流阻抗测试(EIS)、循环伏安曲线(CV)来判断电极的电化学性能,在小试实验中对比分析电极在使用过程中的槽电压、电流效率和能耗等经济指标。获得结论如下:采用超声波预处理、控制Sn:Ru:Co=6:1:0.8和温度为550℃,在此条件下获得钛基锡钌钴氧化物涂层电极涂层表面龟裂纹较少,活性面积最大,XRD显示其主要物相是锡钌氧化物的固溶体。通过电化学测试显示其在电流密度为500A·m-2下电极的析氯电位最低(1.165V),电催化活性最佳。通过不同锡锆摩尔比、刷涂次数和煅烧温度对制备的钛基锡钌钴锆氧化物涂层电极结果分析表明,Sn:Ru:Co:Zr=6:1:0.8:0.3,刷涂次数为13次,煅烧温度为500℃时,制备的钛基锡钌钴锆氧化物涂层电极的表面致密程度最大,活性面积最大,在电流密度为500A·m-2下电极析氯电位最低(1.184V),电催化活性最佳,XRD显示其主要物相是锡钌锆氧化物的固溶体。通过在氯化物体系中H型电解槽中电解金属锰的小试实验发现,随着温度和p H的增加金属锰电积的电流效率都呈现先增大后减小的趋势,而能耗都呈现先减小后增大再减小的趋势。当阴极槽液中p H=6.50、电解液温度为35℃时,金属锰电积的经济指标最佳。通过对不同电极的对比发现,制备的钛基锡钌钴锆电极的能耗最低(达到4357.1 k W·h/t·Mn),电流效率最大(72.03%)。而制备的Ti/Sn-Sb-RuOx/α-PbO2/β-PbO2电极表面的二氧化铅层易溶解脱落。
张成玉[8](2020)在《氯碱工业中的设备腐蚀与防护》文中研究说明化工行业直接影响着很多行业和领域的运营和发展,受到了社会各界的广泛关注。化工行业生产流程相对复杂,需要应用到很多不同种类和型号的设备,且设备运行情况关系到化工生产的效率、质量和安全。氯碱工业生产是化工行业当中重要的组成部分,其设备很容易被腐蚀,文章介绍了氯碱工业的腐蚀特点,重点针对氯碱工业设备的腐蚀和防护工作展开了叙述,体现在如下几方面:盐水溶液、氯、杂散电流等,旨在抛砖引玉。
赵国军[9](2020)在《基于TNTs中间层的钌钛复合电极的制备及性能研究》文中研究指明随着近年来人们对于环境保护意识的增强以及能源节约理念的普及,对以氯碱工业为基础的化工生产过程中所造成的污染、产品对环境造成的影响以及节能减耗越来越重视。钛基金属化合物涂层电极,通常被称为DSA(Dimension stable anode),在析氯反应中具有良好的电催化活性、无二次污染和使用寿命长等优点,在氯碱工业中得到了极其广泛的应用。本文中通过阳极氧化法在Ti板上生长出规整有序的二氧化钛纳米管阵列(TNTs),以TNTs作为中间层在不同工艺条件下通过热分解法制备出具有较高电化学活性和稳定性的DSA电极。TNTs一方面提供了大比表面积,加强了活性物质与基底的结合力,使得活性物质分布较为均匀;另一方面TNTs作为中间层由于其较高的化学稳定性对电极基底起到了保护作用,减少电极在服役过程中产生非导电TiO2层,有利于提高DSA电极的电化学活性和稳定性。在第三章中,通过热分解法制备得到RuO2-TiO2/TNTs/Ti复合电极,在450℃恒温下对其进行热处理,将无定型的非晶结构转化为锐钛矿结构。TNTs中间层不仅对Ti基底具有良好的保护作用,而且具有较低的膜层电阻。实验结果表明,阳极氧化时间通过决定TiO2纳米管的长度,使其具有不同的催化活性和稳定性。RuO2-TiO2涂覆量4.5 g·m-2时RuO2-TiO2/TNTs/Ti电极具有更好的空间结构、更均匀的晶粒分布和更多的活性位点。然而,当煅烧温度高于600℃将使TNTs纳米管结构“坍塌”,对电极的活性产生不利影响,同时过高的煅烧温度使得氧和电解质渗透至Ti基底引起涂层的剥落,最终导致电极的电化学活性和稳定性下降。在第四章中通过热分解法制备了掺杂不同金属氧化物(TaO5、SnO2、Sb2O3、CuO、MnO2和PbO2)的DSA电极。MnO2-RuO2/TNTs/Ti电极由于其相对疏松的表面结构,使得电解液和活性物质界面进行质子交换的难度减小,在阳极涂层的“外部”活性表面和“内部”活性表面进行质子交换,使循环伏安积分电荷较大,即电极表面活性点较多,表现出较高的电催化活性。Ta2O5-RuO2/TNTs/Ti电极因为Ti4+(68 pm)、Ru4+(67 pm)、Ta5+(65 pm)的离子半径十分接近,可以在热分解过程中相互形成结合力较强的固溶体,所以Ta2O5-RuO2/TNTs/Ti电极的强化使用寿命时间约为234 h,在所有制备的电极中服役寿命时间最长。在第五章中,通过使用热分解法制备了高析氯活性RuO2-IrO2/TNTs/Ti电极,详细研究了RuO2-IrO2/TNTs/Ti电极在电解Cl-过程中电解温度和电解液初始浓度对电解析氯速率的影响,建立了对Cl-电解过程中的准一级电解析氯动力学模型以及准二级电解析氯动力学模型。以RuO2-IrO2/TNTs/Ti电极电解Cl-过程中不同电解温度下电解析氯效率的研究,建立电解析氯动力学模型确立该电解温度区域内活化能为18.57 kJ·mol-1,这表明该反应受电极表面涂层的扩散过程控制。在对RuO2-IrO2/TNTs/Ti电极电解Cl-过程中不同初始浓度的研究中,发现NaCl溶液初始浓度的增加有利于电解,即较高的初始浓度为涂层表面电极液的扩散提供了必要的驱动力。通过对电解析氯动力学方程中参数的计算和比较,发现与试验结果有较好的一致性,可以作为理论依据对的Cl-电解过程进行进一步研究。
张俊平[10](2019)在《氯碱工业中的设备腐蚀与防护》文中研究表明介绍了氯碱工业的腐蚀特点,氯碱生产中各物质对设备的腐蚀程度,并指出合适的耐腐蚀材料。
二、氯碱工业中耐腐蚀材料的选择和应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、氯碱工业中耐腐蚀材料的选择和应用(论文提纲范文)
(1)铋基催化剂低温催化脱除尾氯中氢气的性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 引言 |
1.1 选题背景 |
1.2 氯气 |
1.2.1 氯气的发现 |
1.2.2 氯气的理化性质 |
1.2.3 氯气的制备 |
1.2.4 氯气的应用以及危害 |
1.2.5 氯气的使用注意事项 |
1.2.6 液氯尾气 |
1.3 催化剂概述 |
1.3.1 催化剂的组成和分类 |
1.3.2 催化剂的制备 |
1.3.3 催化剂的失活 |
1.4 铋和氧化铋催化剂 |
1.4.1 铋和氧化铋的理化性质 |
1.4.2 铋基催化剂的研究应用 |
1.5 研究进展和实验内容 |
1.5.1 尾氯脱氢的研究进展 |
1.5.2 本实验研究内容 |
第2章 实验部分 |
2.1 实验主要试剂和仪器 |
2.1.1 实验试剂 |
2.1.2 仪器 |
2.2 实验步骤 |
2.2.1 催化剂的制备 |
2.2.2 实验装置 |
2.2.3 实验步骤 |
2.3 实验产物的分析和数据处理 |
2.3.1 实验产物的分析 |
2.3.2 实验数据的处理 |
2.4 催化剂的表征 |
第3章 铋以及氧化铋催化尾氯脱氢性能的研究 |
3.1 反应温度对铋催化脱氢性能的影响 |
3.2 反应温度对氧化铋催化脱氢性能的影响 |
3.3 氧化铋-活性氧化铝、白炭黑等机械混合后催化脱氢性能的影响 |
3.4 XRD谱图分析 |
3.4.1 不同温度下铋催化剂反应后的XRD谱图 |
3.4.2 不同温度下氧化铋催化剂反应后的XRD谱图 |
3.4.3 氧化铋和活性氧化铝等机械混合反应后的XRD谱图 |
3.5 SEM谱图分析 |
3.5.1 铋反应前后的SEM谱图 |
3.5.2 氧化铋反应前后的SEM谱图 |
3.6 EDS谱图分析 |
3.6.1 铋反应前后的EDS谱图 |
3.6.2 氧化铋反应前后的EDS谱图 |
3.7 本章小结 |
第4章 Bi_2O_3/Al_2O_3催化剂催化尾氯脱氢性能的研究 |
4.1 反应温度对Bi_2O_3/Al_2O_3催化剂催化脱氢性能的影响 |
4.2 焙烧温度对Bi_2O_3/Al_2O_3催化剂催化脱氢性能的影响 |
4.3 负载量对Bi_2O_3/Al_2O_3催化剂催化脱氢性能的影响 |
4.4 Bi_2O_3/Al_2O_3催化剂的XRD谱图分析 |
4.4.1 不同温度下Bi_2O_3/Al_2O_3催化剂反应前后的XRD谱图 |
4.4.2 不同焙烧温度的 Bi_2O_3/Al_2O_3催化剂反应后的 XRD谱图 |
4.4.3 不同负载量的 Bi_2O_3/Al_2O_3催化剂反应后的 XRD谱图 |
4.5 Bi_2O_3/Al_2O_3催化剂的SEM谱图分析 |
4.6 Bi_2O_3/Al_2O_3催化剂的EDS谱图分析 |
4.7 Bi_2O_3/Al_2O_3的FT-IR谱图分析 |
4.8 Bi_2O_3/Al_2O_3催化剂的N_2吸附-脱附测试 |
4.9 本章小结 |
第5章 Bi_2O_3/白炭黑催化剂催化尾氯脱氢性能的研究 |
5.1 反应温度对Bi_2O_3/白炭黑催化剂催化脱氢性能的影响 |
5.2 焙烧温度对Bi_2O_3/白炭黑催化剂催化脱氢性能的影响 |
5.3 负载量对Bi_2O_3/白炭黑催化剂催化脱氢性能的影响 |
5.4 Bi_2O_3/白炭黑催化剂的XRD谱图分析 |
5.4.1 不同温度下Bi_2O_3/白炭黑催化剂反应前后的XRD谱图 |
5.4.2 不同焙烧温度的 Bi_2O_3/白炭黑催化剂反应后的 XRD谱图 |
5.4.3 不同负载量的 Bi_2O_3/白炭黑催化剂反应后的 XRD谱图 |
5.5 Bi_2O_3/白炭黑催化剂的SEM谱图分析 |
5.6 Bi_2O_3/白炭黑催化剂的EDS谱图分析 |
5.7 Bi_2O_3/白炭黑催化剂的FT-IR谱图分析 |
5.8 Bi_2O_3/白炭黑催化剂的N_2吸附-脱附测试 |
5.9 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(2)XAFS研究铱系氧化物电极的精细结构与性能(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 贵金属氧化物电极概述 |
2.1.1 钌系氧化物涂层电极 |
2.1.2 铱系氧化物涂层电极 |
2.1.3 贵金属氧化物电极制备工艺 |
2.2 IrO_2-Ta_2O_5/Ti概述 |
2.2.1 IrO_2-Ta_2O_5/Ti研究现状 |
2.2.2 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极析氧反应机理 |
2.2.3 IrO_2-Ta_2O_5/Ti阳极失效研究 |
2.2.4 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极交变电解失效 |
2.3 贵金属氧化物阴极电解 |
2.3.1 贵金属氧化物电极阴极电解研究现状 |
2.3.2 贵金属氧化物电极析氢反应机理 |
2.3.3 贵金属氧化物电极阴极电解研究总结 |
2.4 钽系氧化物材料概述 |
2.5 XAFS研究概述 |
2.5.1 同步辐射优良特性 |
2.5.2 XAFS研究基础理论 |
2.5.3 贵金属氧化物电极XAFS研究现状 |
2.6 DFT计算方法 |
2.6.1 DFT计算方法概述 |
2.6.2 IrO_2电极DFT计算研究现状 |
2.7 目前研究存在的问题 |
2.8 研究意义 |
2.8.1 拟解决的关键问题 |
3 IrO_2/Ti电极阴极电解过程中精细结构 |
3.1 实验方法 |
3.1.1 IrO_2/Ti电极制备 |
3.1.2 IrO_2/Ti电极表面形貌观察与元素含量分析 |
3.1.3 IrO_2/Ti电极结构分析 |
3.1.4 电化学性能测试 |
3.1.5 XAFS测试 |
3.1.6 DFT计算 |
3.2 5mA·cm~(-2)电流密度阴极电解后IrO_2/Ti电催化性能与精细结构 |
3.2.1 电化学性能分析 |
3.2.2 XAFS测试结果分析 |
3.2.3 小结 |
3.3 大电流密度阴极电解IrO_2/Ti电极电催化性能与精细结构 |
3.3.1 电化学性能分析 |
3.3.2 表面形貌观察与成分分析 |
3.3.3 结构变化 |
3.3.4 小结 |
3.4 DFT计算 |
3.4.1 氢原子在IrO_2(110)晶面吸附讨论 |
3.4.2 IrO_2(110)晶面上析氢反应机理研究 |
3.4.3 氧空位形成能计算 |
3.4.4 5mA·cm~(-2)电流密度电解后IrO_2/Ti电极析氢反应机理探讨 |
3.4.5 100mA·cm~(-2)电流密度电解后IrO_2/Ti电极析氢反应机理探讨 |
3.4.6 IrO_2/Ti电极阴极电解失效研究 |
3.4.7 小结 |
3.5 本章小结 |
4 TaO_x精细结构与性能研究 |
4.1 实验方法 |
4.1.1 TaO_x粉末样品制备 |
4.1.2 TaO_x/Ti电极制备 |
4.1.3 表面形貌观察与元素含量测试 |
4.1.4 XAFS测试 |
4.1.5 TaO_x介电常数测试 |
4.1.6 电化学性能测试 |
4.1.7 DFT计算 |
4.2 TaO_x介电性能与精细结构 |
4.2.1 TaO_x粉末表面形貌观察与成分分析 |
4.2.2 TaO_x粉末晶体结构分析 |
4.2.3 TaO_x粉末精细结构研究 |
4.2.4 TaO_x介电性能测试 |
4.2.5 小结 |
4.3 TaO_x/Ti电极精细结构与性能研究 |
4.3.1 TaO_x/Ti电极表面形貌与元素分布 |
4.3.2 TaO_x/Ti电极结构分析 |
4.3.3 DFT计算 |
4.3.4 TaO_x电催化性能研究 |
4.3.5 小结 |
4.4 阴极电解过程中TaO_x/Ti精细结构与性能 |
4.4.1 阴极电解过程中TaO_x/Ti电化学性能分析 |
4.4.2 阴极电解过程中TaO_x/Ti电极微观组织结构分析 |
4.4.3 阴极电解过程中TaO_x/Ti电极精细结构分析 |
4.4.4 TaO_x/Ti电极电催化性与精细结构研究 |
4.4.5 小结 |
4.5 本章小结 |
5 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极精细结构 |
5.1 实验方法 |
5.1.1 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极与粉末制备 |
5.1.2 表面形貌观察与成分分析 |
5.1.3 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极结构测试 |
5.1.4 电化学性能测试 |
5.1.5 DFT计算 |
5.2 电化学性能测试研究结果 |
5.2.1 CV曲线测试结果 |
5.2.2 极化曲线测试结果 |
5.2.3 EIS测试结果 |
5.2.4 小结 |
5.3 表面形貌与元素含量分析 |
5.3.1 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极表面形貌观察 |
5.3.2 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极元素含量分析 |
5.3.3 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极晶体结构测试 |
5.3.4 小结 |
5.4 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极XAFS精细结构分析 |
5.4.1 Ir原子XAFS曲线分析 |
5.4.2 Ta原子XAFS曲线分析 |
5.4.3 小结 |
5.5 DFT计算IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极精细结构 |
5.5.1 Ta原子在IrO_2晶体中掺杂DFT计算 |
5.5.2 TaO_x掺杂Ir原子第一性原理计算 |
5.5.3 Ta原子在IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极掺杂模型 |
5.5.4 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极精细结构研究结果 |
5.5.5 小结 |
5.6 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极电催化性能与精细结构分析 |
5.7 本章小结 |
6 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极阴极失效研究 |
6.1 实验方法 |
6.1.1 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极制备方法 |
6.1.2 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极微观结构变化研究 |
6.1.3 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极电化学性能测试 |
6.1.4 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极XAFS曲线分析 |
6.2 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极电催化性能测试分析 |
6.2.1 极化曲线结果分析 |
6.2.2 CV曲线分析 |
6.2.3 EIS曲线分析 |
6.2.4 Mott-schottky曲线分析 |
6.2.5 小结 |
6.3 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极形貌结构分析 |
6.3.1 表面形貌观察 |
6.3.2 元素分布变化 |
6.3.3 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极结构变化研究 |
6.3.4 Ir原子XAFS曲线分析 |
6.3.5 Ta原子XAFS曲线分析 |
6.4 阴极电解过程中IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极精细结构变化 |
6.5 IrO_2-Ta_2O_5/Ti电极阴极失效原因探讨 |
6.6 本章小结 |
7 结论 |
8 创新点 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(3)新型铱基阳极材料的制备及其在电催化析氯反应中的应用(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 电催化析氯反应 |
1.2.1 电催化析氯反应机理 |
1.2.2 CER性能评价指标 |
1.2.3 CER的实际应用 |
1.3 DSA电极 |
1.3.1 DSA电极的发展 |
1.3.2 DSA电极的制备工艺 |
1.3.3 DSA电极失活 |
1.3.4 DSA电极修饰 |
1.4 氨氮废水 |
1.4.1 氨氮废水概况 |
1.4.2 氨氮废水的处理方法 |
1.4.3 电催化氧化氨氮的研究现状 |
1.5 论文选题和研究思路 |
1.5.1 关键科学问题 |
1.5.2 研究内容 |
1.5.3 技术路线 |
2 实验部分 |
2.1 实验材料与试剂 |
2.2 实验仪器与设备 |
2.3 样品结构表征 |
2.3.1 形貌表征 |
2.3.2 晶体结构表征 |
2.3.3 表面化学态表征 |
2.3.4 元素含量表征 |
2.3.5 表面润湿性表征 |
2.4 样品电化学性能测试 |
2.4.1 线性扫描伏安法 |
2.4.2 电化学阻抗谱 |
2.4.3 循环伏安法 |
2.4.4 计时电势法 |
2.5 有关计算方法 |
2.5.1 电化学活性面积 |
2.5.2 质量活性、比活性 |
2.5.3 法拉第效率 |
2.5.4 电流效率、能耗 |
2.5.5 密度泛函理论计算 |
3 Nd掺杂Ti/IrO_2电极的制备及其电催化析氯性能的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 样品制备 |
3.2.2 电化学性能测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 Ti/IrO_2电极制备工艺的优化 |
3.3.2 Nd掺杂Ti/IrO_2电极的结构表征 |
3.3.3 Nd掺杂Ti/IrO_2电极的电化学性能研究 |
3.3.4 Nd掺杂Ti/IrO_2电极的密度泛函理论计算 |
3.4 本章小结 |
4 双金属氧化物Ti/IrSbO_x电极的制备及其氨氮降解性能的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 样品制备 |
4.2.2 电化学性能测试 |
4.2.3 氨氮降解性能测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 双金属氧化物Ti/IrMO_x电极的电化学性能研究 |
4.3.2 Ti/IrSbO_x电极的结构表征 |
4.3.3 Ti/IrSbO_x电极的电化学性能研究 |
4.3.4 Ti/IrSbO_x电极的氨氮降解性能和机理研究 |
4.3.5 Ti/IrSbO_x‖Ti中试电解槽的氨氮降解性能研究 |
4.4 本章小结 |
5 结论与建议 |
5.1 主要结论 |
5.2 创新点 |
5.3 存在问题与建议 |
参考文献 |
作者简历 |
(4)氯碱电解槽阳极钛板腐蚀与防护研究(论文提纲范文)
学位论文数据集 |
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 中国氯碱行业发展现状及研究意义 |
1.2 氯碱工业主要腐蚀失效形式及防护措施 |
1.2.1 氯碱电解槽生产工艺及运行腐蚀概况 |
1.2.2 氯碱离子膜电解槽阳极室腐蚀形态 |
1.2.3 氯碱离子膜电解槽阳极的腐蚀防护措施 |
1.3 工业纯钛及其合金腐蚀国内外研究进展 |
1.3.1 工业纯钛阳极腐蚀机理 |
1.3.2 工业纯钛阴极腐蚀机理 |
1.3.3 工业纯钛及其合金腐蚀影响因素 |
1.3.4 工业纯钛及其合金流动腐蚀行为研究 |
1.3.5 数值模拟在流动腐蚀上的应用 |
1.4 本文主要研究内容 |
第二章 纯钛在酸性高浓度氯化钠溶液中的腐蚀试验研究 |
2.1 试验 |
2.1.1 材料及试剂 |
2.1.2 电极系统及仪器 |
2.1.3 方法及条件 |
2.1.4 试验过程 |
2.2 试验结果 |
2.2.1 极化曲线测试结果 |
2.2.2 阻抗谱测试结果 |
2.3 本章小结 |
第三章 工业纯钛在含氯离子NaOH溶液中的腐蚀试验研究 |
3.1 试验 |
3.1.1 材料及试剂 |
3.1.2 电极系统及仪器 |
3.1.3 试验介质和条件 |
3.1.4 电化学试验过程 |
3.1.5 腐蚀浸泡试验过程 |
3.2 试验结果分析 |
3.2.1 极化曲线测试结果 |
3.2.2 阻抗谱测试结果 |
3.2.3 Mott-Schottky曲线测试结果 |
3.2.4 腐蚀增重及腐蚀形貌 |
3.3 本章小结 |
第四章 工业纯钛在NaOH溶液中的静态腐蚀试验研究 |
4.1 试验 |
4.1.1 材料及试剂 |
4.1.2 电极系统及仪器 |
4.1.3 试验介质和条件 |
4.1.4 电化学试验过程 |
4.1.5 腐蚀浸泡试验过程 |
4.2 试验结果分析 |
4.2.1 极化曲线测试结果 |
4.2.2 阻抗谱测试结果 |
4.2.3 浸泡试验结果分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 工业纯钛在NaOH溶液中的流动腐蚀试验研究 |
5.1 试验 |
5.1.1 材料及试剂 |
5.1.2 试验方案 |
5.2 NaOH溶液流动腐蚀试验装置设计 |
5.2.1 NaOH溶液流动腐蚀试验装置总体 |
5.2.2 腐蚀电化学试验段的设计 |
5.2.3 流动试验装置管路设计 |
5.2.4 动力设备选型 |
5.2.5 仪表选型 |
5.2.6 加热设备选型 |
5.3 流动腐蚀试验结果分析 |
5.3.1 NaOH溶液质量分数的影响 |
5.3.2 NaOH溶液温度的影响 |
5.3.3 NaOH溶液的流动速度影响 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者及导师简介 |
附件 |
(5)基于掺杂改性的Ti基析氧阳极制备及应用研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 湿法冶金阳极概述 |
2.2 析氧反应机理 |
2.3 析氧阳极材料研究现状 |
2.3.1 铅基阳极材料 |
2.3.2 Ti基氧化物涂层阳极材料 |
2.3.3 其他阳极材料 |
2.4 Ti基氧化物涂层阳极制备方法 |
2.4.1 热分解法 |
2.4.2 溶胶凝胶法 |
2.4.3 电化学沉积法 |
2.4.4 磁控溅射法 |
2.4.5 激光脉冲沉积法 |
2.5 制备工艺对Ti基氧化物涂层阳极影响 |
2.5.1 Ti基体预处理对阳极性能影响 |
2.5.2 涂覆溶液对阳极性能影响 |
2.5.3 制备温度对阳极性能影响 |
2.5.4 涂层厚度对阳极性能影响 |
2.6 Ti基氧化物涂层阳极的应用 |
2.6.1 金属电沉积 |
2.6.2 废水处理 |
2.6.3 氯碱工业 |
2.6.4 电化学合成 |
2.7 电解金属锰概述 |
2.7.1 电解金属锰行业发展历程及现状 |
2.7.2 电解金属锰工艺及机理 |
2.7.3 电解工艺参数对金属锰沉积的影响 |
2.8 研究目的及内容 |
3 Ti/IrO_2-(Ru,Si,Zr)O_2二元氧化物阳极制备及性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料与分析方法 |
3.2.1 实验试剂 |
3.2.2 实验设备 |
3.2.3 实验表征方法 |
3.3 Ti/IrO_2-RuO_2阳极制备及性能研究 |
3.3.1 Ti/IrO_2-RuO_2阳极制备方法 |
3.3.2 Ti/IrO_2-RuO_2阳极物性分析 |
3.3.3 Ti/IrO_2-RuO_2阳极电化学分析 |
3.4 Ti/IrO_2-SiO_2p阳极制备及性能研究 |
3.4.1 Ti/IrO_2-SiO_2阳极制备方法 |
3.4.2 Ti/IrO_2-SiO_2阳极物性分析 |
3.4.3 Ti/IrO_2-SiO_2阳极电化学分析 |
3.5 Ti/IrO_2-ZrO_2阳极制备及性能研究 |
3.5.1 Ti/IrO_2-ZrO_2阳极制备方法 |
3.5.2 Ti/IrO_2-ZrO_2阳极物性分析 |
3.5.3 Ti/IrO_2-ZrO_2阳极电化学分析 |
3.5.4 制备温度对Ti/IrO_2-ZrO_2阳极物性影响 |
3.5.5 制备温度对Ti/IrO_2-ZrO_2阳极电化学性能影响 |
3.6 小结 |
4 Ti/IrO_2-RuO_2-(Si,Zr)O_2三元氧化物阳极制备及性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验材料与分析方法 |
4.3 Ti/IrO_2-RuO_2-ZrO_2阳极制备及性能研究 |
4.3.1 Ti/IrO_2-RuO_2-ZrO_2阳极制备方法 |
4.3.2 Ti/IrO_2-RuO_2-ZrO_2阳极物性分析 |
4.3.3 Ti/IrO_2-RuO_2-ZrO_2阳极电化学分析 |
4.4 Ti/IrO_2-RuO_2-SiO_2阳极制备及性能研究 |
4.4.1 Ti/IrO_2-RuO_2-SiO_2阳极制备方法 |
4.4.2 Ti/IrO_2-RuO_2-SiO_2阳极物性分析 |
4.4.3 Ti/IrO_2-RuO_2-SiO_2阳极电化学分析 |
4.5 Ti/IrO_2-RuO_2-SiO_2阳极失效机理研究 |
4.5.1 电位-时间曲线 |
4.5.2 电解过程阳极物相分析 |
4.5.3 电解过程阳极电化学分析 |
4.6 小结 |
5 制备条件对Ti/IrO_2-RuO_2-SiO_2阳极性能影响研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验材料与分析方法 |
5.3 前驱体溶液浓度对阳极性能影响 |
5.3.1 阳极制备方法 |
5.3.2 前驱体溶液浓度对阳极物性影响 |
5.3.3 前驱体溶液浓度对阳极催化性能影响 |
5.4 制备温度对阳极性能影响 |
5.4.1 阳极制备方法 |
5.4.2 制备温度对阳极物性影响 |
5.4.3 制备温度对阳极催化性能影响 |
5.5 制备时间对阳极性能影响 |
5.5.1 阳极制备方法 |
5.5.2 制备时间对阳极物性影响 |
5.5.3 制备时间对阳极催化性能影响 |
5.6 小结 |
6 阴离子交换膜电解金属锰实验研究 |
6.1 引言 |
6.2 Ti/IrO_2-RuO_2-SiO_2阳极用于电解锰工业化试验初探 |
6.3 阴离子交换膜电解锰实验设备及方法 |
6.3.1 实验材料及设备 |
6.3.2 实验方法 |
6.4 工艺参数对阴离子交换膜电解锰影响 |
6.4.1 锰离子浓度对电解锰影响 |
6.4.2 电流密度对电解锰影响 |
6.4.3 硫酸铵浓度对电解锰影响 |
6.4.4 SeO_2添加量对电解锰影响 |
6.5 长期电解实验及降耗分析 |
6.6 小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(6)Al/TiB2+Ti4O7层状复合电极基体的制备与电化学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 湿法提取和回收有色金属概述 |
1.2 电解提取过程中的能耗分析与节能措施 |
1.2.1 能耗分析 |
1.2.2 节能措施 |
1.3 电极材料的研究进展 |
1.3.1 Ti基电极的研究进展 |
1.3.2 Al基电极的研究进展 |
1.4 层状复合电极的制备及界面分析 |
1.4.1 层状复合电极材料的制备方法 |
1.4.2 层状复合电极界面分析 |
1.5 本论文研究的技术思想及意义 |
1.5.1 技术思想 |
1.5.2 目的及意义 |
1.6 本文研究的主要内容 |
第二章 层状复合电极基体界面设计与制备测试方法 |
2.1 层状复合电极界面的设计可行性与理论分析 |
2.2 实验材料与所用设备 |
2.2.1 实验材料与试剂 |
2.2.2 主要实验设备与仪器 |
2.3 实验内容与方案设计 |
2.3.1 轧制法 |
2.3.2 固-固热压扩散复合法 |
2.3.3 等离子喷涂法 |
2.4 分析测试方法 |
2.4.1 粉末与电极基体材料物相与微观结构分析 |
2.4.2 粉末流动性测试 |
2.4.3 电极基体孔隙率的测定及界面连续性分析 |
2.4.4 Al/TiB_2+Ti_4O_7电极基体的界面电阻率测量 |
2.4.5 Al/TiB_2+Ti_4O_7电极基体电化学性能测试 |
2.5 本章小结 |
第三章 轧制法制备Al/TiB_2+Ti_4O_7层状复合电极基体研究 |
3.1 电极基体微观结构分析 |
3.1.1 电极基体界面过渡区物相分析 |
3.1.2 电极基体界面形貌分析 |
3.2 轧制压下率对层状复合电极基体性能的影响 |
3.2.1 轧制压下率对电极基体导电性能的影响 |
3.2.2 轧制压下率对电极基体材料电化学性能的影响 |
3.3 轧制温度对层状复合电极基体性能的影响 |
3.3.1 轧制温度对电极材料导电性的影响 |
3.3.2 轧制温度对电极基体电化学性能的影响 |
3.4 亚氧化钛含量对层状复合电极基体性能的影响 |
3.4.1 亚氧化钛含量对电极基体导电性能的影响 |
3.4.2 亚氧化钛含量对电极基体耐蚀性能的影响 |
3.5 层状复合电极基体的热震性能 |
3.6 本章小结 |
第四章 固-固热压扩散复合法制备Al/TiB_2+Ti_4O_7电极基体研究. |
4.1 原始粉末材料氧化的热力学分析 |
4.1.1 温度对TiB_2材料氧化反应的影响 |
4.1.2 温度对Ti_4O_7材料氧化反应的影响 |
4.2 TiB_2+Ti_4O_7复合陶瓷片的制备及影响因素 |
4.3 固-固热压扩散法制备铝片和陶瓷片复合基体界面分析 |
4.4 焊接温度对电极材料的性能的影响 |
4.5 焊接压力对电极材料性能的影响 |
4.6 本章小结 |
第五章 等离子喷涂法制备Al/TiB_2+Ti_4O_7复合电极基体研究 |
5.1 粉末形貌与流动性分析 |
5.2 等离子喷涂制备Al/TiB_2+Ti_4O_7涂层的喷涂参数优化 |
5.2.1 Al/TiB_2+Ti_4O_7陶瓷涂层正交实验工艺参数设计 |
5.2.2 Al/TiB_2+Ti_4O_7涂层正交实验主次因素分析 |
5.3 复合电极基体物相形貌分析 |
5.3.1 复合电极基体喷涂层表面物相分析 |
5.3.2 复合电极基体喷涂层表面形貌及界面结构分析 |
5.3.3 不同喷涂参数下制备的复合电极涂层形貌分析 |
5.4 喷涂功率对Al/TiB_2+Ti_4O_7层状复合电极基体的影响 |
5.4.1 不同喷涂功率下Al/TiB_2+Ti_4O_7基体微观形貌 |
5.4.2 喷涂功率对Al/TiB_2+Ti_4O_7基体电化学性能影响 |
5.5 工艺改进对Al/TiB_2+Ti_4O_7电极基体的影响 |
5.5.1 喷雾造粒的TiB_2+Ti_4O_7粉体形貌与物相 |
5.5.2 工艺改进对电极基体涂层界面及形貌的影响 |
5.5.3 工艺改进对电极基体界面电阻率的影响 |
5.5.4 工艺改进对电极基体耐蚀性能的影响 |
5.6 新型复合电极基体表面反应过程的研究 |
5.7 不同工艺下制备的Al/TiB_2+Ti_4O_7基体的对比 |
5.8 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录A 攻读硕士学位期间的科研成果 |
附件B 攻读硕士学位期间参与的科研情况 |
附件C 攻读硕士期间获得奖励情况 |
(7)电解锰用钛基氧化物析氯阳极的制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 电解锰技术的研究现状 |
1.2.1 硫酸体系电解锰用析氧阳极 |
1.2.2 氯化物体系电解锰用析氯阳极 |
1.2.3 离子交换膜 |
1.3 电极制备方法 |
1.3.1 热分解刷涂法 |
1.3.2 溶胶凝胶法 |
1.3.3 溅射法 |
1.3.4 电镀法 |
1.4 论文研究意义及内容 |
1.4.1 研究意义 |
1.4.2 研究内容 |
第二章 实验部分 |
2.1 实验器材及药品 |
2.2 实验样品的制备与溶液的配置 |
2.2.1 实验样品的制备 |
2.2.2 实验溶液的配置 |
2.3 电化学测试方法 |
2.3.1 阳极极化曲线 |
2.3.2 循环伏安曲线 |
2.3.3 电化学阻抗谱 |
2.4 物相与表面形貌特征 |
2.4.1 X射线衍射 |
2.4.2 扫描电子显微镜 |
第三章 锡钌钴纳米涂层的制备及电化学性能研究 |
3.1 前言 |
3.2 实验 |
3.2.1 钛基体的前处理 |
3.2.2 锡钌钴纳米涂层的制备 |
3.2.3 钛基锡钌钴纳米涂层电极性能测试 |
3.3 阳极析气反应 |
3.4 溶液前处理超声对电极性能的影响 |
3.4.1 溶液前处理制备电极的表面形貌及物相分析 |
3.4.2 溶液前处理制备电极的电化学性能研究 |
3.5 不同钴含量对电极性能的影响 |
3.5.1 不同钴含量电极的表面形貌及物相分析 |
3.5.2 不同钴含量电极的电化学性能研究 |
3.6 不同煅烧温度对电极性能的影响 |
3.6.1 不同煅烧温度制备电极的表面形貌及物相分析 |
3.6.2 不同煅烧温度制备电极的电化学性能研究 |
3.7 本章小结 |
第四章 锡钌钴锆纳米涂层的制备及电化学性能研究 |
4.1 前言 |
4.2 实验 |
4.2.1 钛基体的前处理 |
4.2.2 锡钌钴锆纳米涂层的制备 |
4.2.3 锡钌钴锆纳米涂层电极性能测试 |
4.3 不同锆含量对电极性能的影响 |
4.3.1 不同锆含量电极的表面形貌及物相分析 |
4.3.2 不同锆含量电极的电化学性能研究 |
4.4 不同刷涂次数对电极性能的影响 |
4.4.1 不同刷涂次数制备电极的表面形貌及物相分析 |
4.4.2 不同刷涂次数制备电极的电化学性能研究 |
4.5 不同煅烧温度对电极性能的影响 |
4.5.1 不同煅烧温度制备电极的表面形貌及物相分析 |
4.5.2 不同煅烧温度制备电极的电化学性能研究 |
4.6 本章小结 |
第五章 电解锰小试实验 |
5.1 前言 |
5.2 不同pH对电解金属锰的影响 |
5.3 不同水浴温度对电解金属锰的影响 |
5.4 不同阳极对电解金属锰的影响 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(8)氯碱工业中的设备腐蚀与防护(论文提纲范文)
1 氯碱工业的腐蚀特点 |
2 氯碱工业的腐蚀及防护 |
2.1 盐水溶液的腐蚀 |
2.2 杂散电流的腐蚀 |
2.3 氯的腐蚀 |
2.4 次氯酸盐的腐蚀 |
2.5 烧碱的腐蚀 |
3 结语 |
(9)基于TNTs中间层的钌钛复合电极的制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 钛基金属阳极涂层的优点 |
1.3 DSA阳极的析氯反应 |
1.4 DSA阳极制备方法 |
1.4.1 溶胶-凝胶法 |
1.4.2 电化学沉积法 |
1.4.3 热分解法 |
1.4.4 磁控溅射法 |
1.5 DSA阳极失效机理 |
1.6 DSA阳极涂层结构的改善 |
1.7 本论文的选题意义和研究内容 |
第二章 实验内容和测试方法 |
2.1 实验试剂与设备 |
2.1.1 实验试剂 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 TNTs/Ti电极的制备 |
2.3 材料表征 |
2.3.1 场发射扫描电子显微镜(SEM/EDS) |
2.3.2 X-射线衍射(XRD) |
2.4 电化学性能测试 |
2.4.1 极化曲线测试 |
2.4.2 循环伏安曲线(CV) |
2.4.3 电化学阻抗测试 |
2.4.4 线性扫描伏安测试 |
2.4.5 加速腐蚀测试 |
第三章 热分解法制备RuO_2-TiO_2/TNTs/Ti复合电极及其析氯性能研究 |
3.1 前言 |
3.2 钌钛涂层电极的制备 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 XRD表征分析 |
3.3.2 电极微观表面分析 |
3.3.3 电化学性能测试 |
3.3.4 加速腐蚀测试 |
3.4 本章小结 |
第四章 不同元素掺杂的RuO_2/TNTs/Ti电极性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 前驱体溶液的制备 |
4.2.2 不同元素掺杂的RuO_2-TNTs/Ti复合电极的制备 |
4.2.3 电化学测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 SEM表面微观形貌分析 |
4.3.2 电化学性能 |
4.4 总结 |
第五章 RuO_2-IrO_2/TNTs/Ti电极对Cl~-的电解析氯动力学研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 前驱液的制备 |
5.2.2 Cl~-浓度的测定方法 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 XRD测试 |
5.3.2 SEM表面微观形貌分析 |
5.3.3 温度对Cl~-电解效率的影响 |
5.3.4 初始浓度对Cl~-电解效率的影响 |
5.4 总结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
1.作者简历 |
2.攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
3.发明专利 |
学位论文数据集 |
(10)氯碱工业中的设备腐蚀与防护(论文提纲范文)
1 氯碱工业的腐蚀特点 |
2 氯碱工业的腐蚀 |
2.1 盐水溶液的腐蚀 |
2.2 杂散电流的腐蚀 |
2.3 氯的腐蚀 |
2.4 次氯酸盐的腐蚀 |
2.5 盐酸的腐蚀 |
2.6 烧碱的腐蚀 |
3 结语 |
四、氯碱工业中耐腐蚀材料的选择和应用(论文参考文献)
- [1]铋基催化剂低温催化脱除尾氯中氢气的性能研究[D]. 张彤. 太原理工大学, 2021(01)
- [2]XAFS研究铱系氧化物电极的精细结构与性能[D]. 王宇超. 北京科技大学, 2021(08)
- [3]新型铱基阳极材料的制备及其在电催化析氯反应中的应用[D]. 胡佳俊. 浙江大学, 2021(01)
- [4]氯碱电解槽阳极钛板腐蚀与防护研究[D]. 肖光桥. 北京化工大学, 2020(02)
- [5]基于掺杂改性的Ti基析氧阳极制备及应用研究[D]. 刘宝. 北京科技大学, 2020(12)
- [6]Al/TiB2+Ti4O7层状复合电极基体的制备与电化学性能研究[D]. 罗开亮. 昆明理工大学, 2020(05)
- [7]电解锰用钛基氧化物析氯阳极的制备及性能研究[D]. 陈胜. 昆明理工大学, 2020(04)
- [8]氯碱工业中的设备腐蚀与防护[J]. 张成玉. 化工管理, 2020(02)
- [9]基于TNTs中间层的钌钛复合电极的制备及性能研究[D]. 赵国军. 浙江工业大学, 2020(08)
- [10]氯碱工业中的设备腐蚀与防护[J]. 张俊平. 中国氯碱, 2019(07)