【摘要】：本文采用一系列的電化學(xué)方法研究LiCl-KCl熔鹽體系中稀土離子Pr(Ⅲ)和Dy(Ⅲ)在惰性W電極、液態(tài)Pb電極和Pb膜電極上的電化學(xué)行為,利用活性Pb電極研究了電化學(xué)提取Pr和Dy的可行性及檢測(cè)熔鹽中稀土離子濃度的變化,為提取乏燃料中的錒系元素提供了基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和方法。本文的研究主要包括下列幾個(gè)方面:1.研究了LiCl-KCl-PbCl_2體系在惰性W電極上的電化學(xué)行為,不同終止電位的循環(huán)伏安、方波伏安、計(jì)時(shí)電位等研究結(jié)果表明,Pb-Li之間存在五種金屬間化合物。通過(guò)不同掃速的循環(huán)伏安曲線,計(jì)算出擴(kuò)散系數(shù)為1.55×10~(-5) cm~2 s~(-1)。并計(jì)算了不同溫度下的擴(kuò)散系數(shù),根據(jù)溫度與擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)系,計(jì)算出擴(kuò)散活化能為39.4 kJ mol~(-1)。在643-733 K溫度下,通過(guò)不同溫度的開(kāi)路計(jì)時(shí)電位,計(jì)算Pb-Li金屬間化合物的熱力學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù),如Pb-Li化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能,標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓和標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熵,并通過(guò)恒電流電解制備Pb-Li合金,X射線衍射法的結(jié)果表明制備出的Pb-Li合金是LiPb和Li_3Pb金屬間化合物。2.溫度為773 K時(shí),研究了Pr(Ⅲ)在惰性W電極上不同掃速的循環(huán)伏安曲線,發(fā)現(xiàn)該還原過(guò)程是受擴(kuò)散控制的,并計(jì)算得擴(kuò)散系數(shù)為1.04×10~-55 cm~2 s~(-1)。通過(guò)塔菲爾曲線計(jì)算了動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)得出活化能為24.94 kJ mol~(-1)。循環(huán)伏安、方波伏安、開(kāi)路計(jì)時(shí)電位等電化學(xué)方法的研究結(jié)果表明Pr(Ⅲ)離子在Pb膜電極上能生成四種Pb-Pr金屬間化合物,通過(guò)XRD和SEM-EDS對(duì)得到的Pb-Pr合金進(jìn)行表征,結(jié)果表明有Pb_3Pr合金化合物的生成。。在773 K和823 K溫度時(shí),根據(jù)Pr(Ⅲ)濃度與方波伏安峰高的對(duì)應(yīng)關(guān)系,繪制出了Pr(Ⅲ)在W電極上的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。然后加入一定量的Pr(Ⅲ)進(jìn)行恒電流電解提取,間隔相同時(shí)間分別作出方波伏安曲線,發(fā)現(xiàn)方波伏安峰電流不斷降低,然后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線找出不同峰高對(duì)應(yīng)的濃度,檢測(cè)電化學(xué)提取過(guò)程中稀土Pr(Ⅲ)離子濃度的變化。3.研究了Dy(Ⅲ)在液態(tài)Pb電極上不同掃速的循環(huán)伏安曲線,發(fā)現(xiàn)Dy(Ⅲ)的還原過(guò)程受擴(kuò)散控制,并計(jì)算得擴(kuò)散系數(shù)8.08×10~-55 cm~2 s~(-1)。通過(guò)循環(huán)伏安、方波伏安、開(kāi)路計(jì)時(shí)電位發(fā)現(xiàn)Dy(Ⅲ)離子在Pb膜電極上存在四種金屬間化合物,與相圖所得結(jié)果相一致。通過(guò)恒電位提取Dy制備Pb-Dy合金并表征,結(jié)果表明Pb-Dy合金主要是Pb_3Dy金屬間化合物。在773 K和823 K溫度時(shí),根據(jù)Dy(Ⅲ)的濃度與方波伏安峰電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系,繪制出了Dy(Ⅲ)在W電極上的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。然后進(jìn)行恒電流電解提取,間隔相同時(shí)間分別作出方波伏安曲線,發(fā)現(xiàn)方波伏安曲線峰電流不斷降低,然后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線,找出方波伏安峰高相對(duì)應(yīng)的濃度,檢測(cè)電化學(xué)提取過(guò)程中稀土Dy(Ⅲ)離子濃度的變化。
【圖文】：

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文箱式電阻爐 SX-4-10 哈爾濱龍江電爐電子天平 FA2004N 上海精密科學(xué)儀器有感耦合等離子體質(zhì)譜儀IRIS Intrepid IIXSP美國(guó)熱電公司熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 Q/BKYY31-2000 上海躍進(jìn)醫(yī)療器流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源 WYK-3010 揚(yáng)州華泰電子有限置池

Pb 、 Li3Pb 、 Li5Pb2、LiPb)，五對(duì)氧化還原信號(hào)(H/H′-L/L化合物的形成，說(shuō)明 Li 在預(yù)沉積的 Pb 膜電極上發(fā)生欠電位 V。-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0E / Vvs Ag/AgClG'L'LK'KI''J'JG-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.3-0.2-0.10.00.10.20.3IA/E/V vs Ag/AgClH'HI'IJ'JK'KL'L(b)時(shí)，LiCl-KCl-PbCl2(1.78×10-5mol cm-3)熔鹽中的循環(huán)伏安曲線；工電極面積：0.322 cm2；(b) 723 K， LiCl-KCl-PbCl2(1.78×10-5mol cm止電位的循環(huán)伏安曲線
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O657.1;TF845

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2672488