铝电解过程中碱金属的电化学插层及渗透迁移行为

摘要：

采用改进型阴极电解膨胀率测试仪，结合电解后试样剖面元素线扫描和面扫描(SEM)的结果，研究电解过程中碱金属K、Na在TiB2-C复合阴极中的渗透迁移行为；同时采用循环伏安法研究K、Na的电极电化学行为，结果表明：电解过程中，碱金属K、Na均渗透进入了阴极内部，K在阴极中的扩散系数及所引起的最大阴极电解膨胀率分别为2.86×10?5 cm2/s和1.35%，均高于Na的，说明K的渗透力强于Na的。碱金属K、Na在TiB2-C复合阴极中表现出了相似的渗透迁移路径，碱金属 K、Na 首先随电解质一同渗透进入阴极的孔隙当中，随后又渗透进入粘结剂结焦碳中，随着电解的进行，最终渗透进入阴极碳质骨料中，但K、Na不会渗透进入TiB2颗粒中。渗透进入粘结剂和碳质骨料中的 K、Na 均会引起阴极的电解膨胀，并随阴极中碱金属浓度的饱和而达到平衡。而对碱金属 K、Na 电极行为的研究表明：电解过程中，K、Na 会在阴极表面共同析出，但在阳极过程中，与Na相比，C-K插层化合物所表现出的氧化电势更正，C-K插层化合物的稳定性更高，插入石墨层间形成插层化合物的K很难脱出，其对阴极的破坏力较Na的更强。

关键词：铝电解、阴极、碱金属、渗透、迁移、插层

分类号：TF821(有色金属冶炼)

资助基金：西安建筑科技大学青年科技基金资助项目QN1221；西安建筑科技大学人才科技基金资助项目RC1132

在线出版日期：2013-07-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1746-1756