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本文针对铝电解工业中，电能消耗高和炭素阳极消耗大的突出问题，以铝电解节能、节炭、降低生产成本为主要目的，在“973”项目及我校与挪威科技大学国际合作项目的资助下，用改进的断电流技术，对炭素阳极的电化学活性和空气／CO2反应活性进行了广泛深入的研究，研究了沥青含量、残极添加量、阳极焙烧温度、AlF3掺杂、复合氧化物掺杂、电解质成分、炭渣、金属Al及CO等因素对阳极过电位的影响，在此基础上对铝电解阳极过程机理进行了初步探讨；采用等温热重法、TG和XRD，研究了多种含铝添加剂（Al、AlF3、Al4C3和Al2O3）对炭素阳极空气／CO2反应活性的影响和相关过程的物理化学变化等，从结构与化学两方面解释了含铝添加剂对炭素阳极空气／CO2反应活性的影响机理。获得的主要结果如下： 1)改进了断电流技术。多次测量标准偏差仅有0.011V，可得到较前人更准确、可靠、重现的结果，为铝电解炭素阳极电化学活性的表征及其阳极过程的研究提供了可靠的试验研究手段， 也可广泛地应用于其它高温熔盐体系的电化学研究。该方法已成为国内外高温熔盐电极过程研究的重要手段，得到了国际上同行专家的肯定和采用，如国际著名的铝电解基础理论研究专家、拂威科技大学的Thonstad教授曾多次委托我方对他们制备的阳极试样进行阳极过电位测试。 2)发现了工业预焙阳极制备过程中若干降低阳极过电位的因素。残极的添加、沥青量的提高及高温焙烧时S的脱除均可降低阳极过电位。 3)发现多种阳极添加剂可降低阳极过电位。AlF3、Al-Mg复合氧化物（浸渍法掺杂）均可降低炭素阳极过电位，且Al2O3／MgO配比越接近于MgAl2O4计量，越有利于降低炭素阳极过电位，提高焙烧温度对电催化活性不利；机械掺杂MgAl2O4也具有电催化活性，1A／cm2下，与空白阳极比较，970℃和1200℃下焙烧的MgAl2O4掺杂阳极过电位分别降低了63mV和28mV。 4)发现炭渣、金属Al和CO都会提高阳极过电位，MgAl2O4掺杂可提高阳极抗CO影响的能力。炭渣和金属Al与阳极气体CO2反应后生成CO，CO易于吸附在阳极表面，阻止阳极反应的进行，提高阳极过电位。 5)发现炭素阳极过电位随电解质中CaF2和AlF3的添加而提高。其原因可能是CaF2和AlF3增大了电解质对炭素阳极的润湿角，提高了阳极真实电流密度，从而提高阳极过电位。 摘要－11－ 6)发现多种含铝添加剂可降低炭素阳极在450℃下的空气反应活性和 970℃下的CO。反应活性，且随着添加剂含量的变化出现最小活性值，但是 各种添加剂都提高了阳极在550℃下的空气反应活性。 7)发现含铝添加剂对炭素阳极空气汇。反应活性的影响是“结构因素” 与上化学因素”共同作用的结果。含铝添加剂可降低沥青热解过程的表观 活化能，催化其热解反应，提高了沥青的产焦率，有利于降低炭素阳极的 空气／CO；反应活性；在沥青的炭化过程中，通过A！4C3或A卜C中间化合物 的不断“化合－分解”，催化了沥穹豹炭化过程，提高了沥青焦的炭化程度， 有利于降低沥青结焦和炭素阳极艾生气汇0。反应活性：含铝添加剂经焙烧 后，产生了 a－A！。O。，残留干试样一，催化炭素材料的氧化反应，提高了 i))j 青结焦和炭素阳极的反应活性。