【摘要】：本文采用一系列的電化學方法研究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膜電極上的電化學行為,利用活性Pb電極研究了電化學提取Pr和Dy的可行性及檢測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的實驗數(shù)據(jù)和方法。本文的研究主要包括下列幾個方面:1.研究了LiCl-KCl-PbCl_2體系在惰性W電極上的電化學行為,不同終止電位的循環(huán)伏安、方波伏安、計時電位等研究結果表明,Pb-Li之間存在五種金屬間化合物。通過不同掃速的循環(huán)伏安曲線,計算出擴散系數(shù)為1.55×10~(-5) cm~2 s~(-1)。并計算了不同溫度下的擴散系數(shù),根據(jù)溫度與擴散系數(shù)的關系,計算出擴散活化能為39.4 kJ mol~(-1)。在643-733 K溫度下,通過不同溫度的開路計時電位,計算Pb-Li金屬間化合物的熱力學相關數(shù)據(jù),如Pb-Li化合物的標準摩爾生成吉布斯自由能,標準摩爾生成焓和標準摩爾生成熵,并通過恒電流電解制備Pb-Li合金,X射線衍射法的結果表明制備出的Pb-Li合金是LiPb和Li_3Pb金屬間化合物。2.溫度為773 K時,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)該還原過程是受擴散控制的,并計算得擴散系數(shù)為1.04×10~-55 cm~2 s~(-1)。通過塔菲爾曲線計算了動力學數(shù)據(jù)得出活化能為24.94 kJ mol~(-1)。循環(huán)伏安、方波伏安、開路計時電位等電化學方法的研究結果表明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XRD和SEM-EDS對得到的Pb-Pr合金進行表征,結果表明有Pb_3Pr合金化合物的生成。。在773 K和823 K溫度時,根據(jù)Pr(Ⅲ)濃度與方波伏安峰高的對應關系,繪制出了Pr(Ⅲ)在W電極上的標準工作曲線。然后加入一定量的Pr(Ⅲ)進行恒電流電解提取,間隔相同時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,然后通過標準工作曲線找出不同峰高對應的濃度,檢測電化學提取過程中稀土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)的還原過程受擴散控制,并計算得擴散系數(shù)8.08×10~-55 cm~2 s~(-1)。通過循環(huán)伏安、方波伏安、開路計時電位發(fā)現(xiàn)Dy(Ⅲ)離子在Pb膜電極上存在四種金屬間化合物,與相圖所得結果相一致。通過恒電位提取Dy制備Pb-Dy合金并表征,結果表明Pb-Dy合金主要是Pb_3Dy金屬間化合物。在773 K和823 K溫度時,根據(jù)Dy(Ⅲ)的濃度與方波伏安峰電流的對應關系,繪制出了Dy(Ⅲ)在W電極上的標準工作曲線。然后進行恒電流電解提取,間隔相同時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,然后通過標準工作曲線,找出方波伏安峰高相對應的濃度,檢測電化學提取過程中稀土Dy(Ⅲ)離子濃度的變化。
【圖文】：

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

Pb 、 Li3Pb 、 Li5Pb2、LiPb)，五對氧化還原信號(H/H′-L/L化合物的形成，說明 Li 在預沉積的 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，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
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O657.1;TF845

【參考文獻】

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本文編號：2672488