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锆、铪醇盐的电化学合成及表征

侯国锋

  本文针对目前卤化物法生产锆、铪醇盐存在的流程长、效率低、污染大,以及原料不易获取等问题,以冶金级金属锆、铪为原料,醇添加季铵盐为电解质,用电化学方法合成锆、铪的粗Me(OR)4非水溶液,再经过常压蒸馏脱除多余的醇,然后减压蒸馏得到电子材料用锆、铪的Me(OR)4产品,通过正己烷溶解将醇盐与其它杂质分离,得到纯化的产品。 运用循环伏安、线性极化、计时电流以及Tafel曲线等电化学测试方法,测试了锆在Et_4NCl为支持电解质的乙醇溶液中的电化学行为。锆在乙醇溶液中的电化学溶解是典型的点腐蚀,扫描速率的增加,对点蚀的发生产生抑制作用;点蚀电位Eb随支持电解质浓度的提高而下降;溶液温度的升高,提高了电解液中反应离子活性,Eb向电位降低的方向移动,从而加速点蚀的形成,从不同温度的Tafel曲线中记录下腐蚀电流密度,根据阿伦尼乌斯公式计算得到锆在乙醇溶液中反应的表观活化能为13.97kJ/mol。 电化学合成实验表明,槽电压随极距、电流密度增加而增大,随支持电解质浓度的增加而降低,电流密度的增大会导致电流效率的降低。综合考虑能耗及产品质量要求,电化学合成锆铪醇盐的理想条件为:0.05 mol/L的Et_4NCl为支持电解质,极距为15mm,电流密度为145A/m~2。电化学合成锆铪的乙醇、丙醇和正丁醇盐时,稳定持续的条件下电流效率可达到99%以上。 对合成并纯化的产品采用红外光谱和氢原子核磁共振进行结构表征,结果表明产品是锆、铪的醇盐。通过对锆、铪氧化物样本进行电感耦合等离子光谱(ICP)检测来分析其纯度,分析结果表明,锆铪醇盐杂质含量小于0.02%。通过热重-差热分析,确定了其挥发与热分解性质。锆铪正醇盐挥发性随醇基中碳链长度的增加而减弱,锆铪乙醇盐具有较好的挥发性,失重和热分解之间有一定的温度窗口,与丙醇和正丁醇盐相比更加适宜作为前驱体材料。……   
[关键词]:;;金属醇盐;电化学合成;光谱表征
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中南大学2011年
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