论文部分内容阅读
本文研究了用隔膜式电解槽,以浓NaOH+稳定剂M或浓KOH+稳定剂M复合溶液做阳极电解液,以廉价的磁铁矿取代以往普遍使用的金属铁为阳极,以直流电电解阳极氧化制备高铁酸盐的工艺。通过研究电极表面结构、电解质种类及浓度、电解温度、表观阳极电流密度、电解时间、稳定剂等工艺因素,对生成高铁酸盐电流效率的影响,确定了以多孔磁铁矿阳极电解制备高铁酸盐的条件。对碱性高铁酸盐电池阴极添加剂提高电池放电容量的作用进行了探讨。主要结论如下: (1)多孔磁铁矿电极的应用提高了电解过程的电流效率。在T=25℃,16 M NaOH中电解5小时后,多孔电极的累积电流效率为25%,普通板式电极的电流效率为13.8%,电流效率提高了81%。 (2)同浓度的NaOH电解液比KOH电解液,电流效率相差8-10倍。对于NaOH溶液来说,随着NaOH浓度升高,其电流效率先增大后减小。在浓度为14和16M时,得到最大电流效率约为49%,但在更高浓度的18MNaOH电解液中,电流效率又有所下降。 (3)稳定剂M的加入提高了高铁酸盐的稳定性,因而也相应的提高了电解的累积电流效率,用于电解氧化磁铁矿制备高铁酸盐,取得了明显的效果。但稳定剂对高铁起稳定作用的机理目前还不清楚,有待于进一步考证。 (4)升高温度对电流效率的提高非常显著。对于16 M NaOH溶液,大约在30℃处出现最大值,随后急剧下降。而在16M KOH溶液中,电流效率则随着温度的升高明显增大。在65℃左右时,电流效率达到最大值约为16%,直接制备得到了高铁酸钾固体。但得到的高铁酸钾固体的纯度约在45~55%,电解结果不理想,其工艺方法有待进一步研究。 (5)对于阳极电流密度来说,虽然增大电流密度会使电极极化加剧,从而降低电流效率。但是考虑到电解的时间效应,在J=3.3mA.cm-2时累电解法制备高铁酸盐及其电化学性能研究积电解浓度和累积电流效率均有最佳值。 (6)对于碱性高铁酸盐电池来说,以石墨为主的导电剂的颗粒大小和添加比例对高铁电池的放电性能均有很大影响。从实验数据来看,导电剂的颗粒越小越有利于高铁电池的放电;当KZFe04/石墨粉为2:1(质量之比)时,高铁电池的性能有很大提高。此外,稳定剂M的添加对于碱性高铁电池的放电性能有着显著的提高。稳定剂M的添加极大地提高了高铁酸盐的利用率和实验电池的放电容量,增幅高达68%。