NiCo2O4析氧催化剂的合成及其在氧循环电解铝酸钠中的应用研究
氧化铝作为金属铝的基础原料，其产量随着铝合金的广泛应用而逐年增长。本文针对传统的拜耳法分解率较低，种分槽庞大，铝土矿品位要求高，而烧结法能耗较高等问题，开发新的氧化铝生产工艺显得尤为重要。论文在充分调研国内外文献的基础上，针对现有铝酸钠离子膜电解制备氧化铝工艺电解能耗高，且电解过程产生的氢氧化铝容易阻塞阳离子膜等问题，提出了铝酸钠溶液在一定电解深度下的循环电解，并利用氧循环节能电解方式实现了铝酸钠溶液的高效节能电解，获得了颗粒状氢氧化铝。 为了降低电解过程阳极析氧过程的极化，本文重点研究了热分解法制备Ti/NiCo2O4以及电沉积热氧化法结合制备的Ni/NiCo2O4的两类催化剂在铝酸钠溶液中的析氧性能。 本文首先以钴镍钌金属盐混合液为前驱体，利用热分解法制备了涂覆电极Ti/xRuO2-(1-x)NiCo2O4。借助XRD、SEM、动电位扫描、恒流极化等测试结果表明，该电极的最佳热氧化温度为400℃，其中在最佳钌∶镍为0.1∶0.9条件下，析氧电极在同等条件下的极化电位为0.68 V，比单纯镍钴阳极降低了26.9％。本文同时利用电沉积与热氧化法制备Ni/NiCo2O4工艺，研究了最佳沉积条件和热氧化温度，借助XRD、SEM测试方法对电极表面进行表征，通过动电位扫描、恒流极化和循环伏安测试其电化学性能，结果表明，在最佳制备条件:电流密度为4 mA cm-2、电沉积时间为6h，热氧化温度为400℃，该析氧阳极在同等条件下的极化电位为0.65 V，比Ti/NiCo2O4降低了30.1％。 最后，本文利用所研究的Ti/0.1RuO2-0.9NiCo2O4、Ni/NiCo2O4析氧电极作为阳极，与氧阴极构成氧循环电解铝酸钠溶液，随后通过种分过程得到氢氧化铝产品，并通过XRD、SEM方法对产品进行表征，制得的氢氧化铝为γ-Al(OH)3，在65℃时电解得到最大电流效率97.1％。
氧循环;氢氧化铝;钛基涂层阳极;电沉积-热氧化;析氧催化剂
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
潘军青
2015
中文
O643.36
102
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）