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本文采用熔盐电解法制备铅基合金,探讨Pb(Ⅱ)离子与Pr、Sm、Gd和Ca共沉积的电化学行为,制备Pb–Pr、Pb–Sm和Pb–Gd–Ca合金,采用循环伏安法、方波伏安法和开路计时电位法等电化学测量方法研究了LiCl–KCl–PbCl2–PrCl3、LiCl–KCl–PbCl2–SmCl3和LiCl–KCl–PbCl2–GdCl3–CaCl2熔盐体系的氧化还原机理。测试结果表明,Pb(Ⅱ)与Pr(Ⅲ)、Sm(Ⅲ)、Gd(Ⅲ)和Ca(Ⅱ)离子能够在熔盐体系中共沉积,采用恒电位电解法制备Pb–Pr、Pb–Sm、Pb–Gd–Ca合金,用XRD、SEM和EDS对合金进行了表征及分析。LiCl–KCl熔盐体系中,Mo电极上,823 K下,利用循环伏安法研究了Pb(Ⅱ)离子的电化学行为,研究了Pb(Ⅱ)/Pb的可逆性,计算了该过程的扩散系数,然后又利用循环伏安法和方波伏安法研究了Pr(Ⅲ)和Sm(Ⅲ)共电沉积的电化学行为。通过循环伏安、方波伏安、开路计时电位、计时电位方法等电化学测量手段研究在LiCl–KCl–PrCl3和LiCl–KCl–SmCl3体系中Pr(Ⅲ)和Sm(Ⅲ)在Pb阴极上的沉积机理。在Mo电极上,通过计算Pr(Ⅲ)和Sm(Ⅲ)的转移电子数得知,Pr(Ⅲ)离子还原为金属Pr是经过一步三电子转移的可逆反应,其过程为扩散控制,Pr(Ⅲ)离子的扩散系数为1.11×10-5cm2·s-1。在Mo电极上,当施加电位为-1.29V、-1.37 V和-1.42V时,对应三种Pb–Pr合金的析出。Sm(Ⅲ)还原为金属Sm经过两步电子转移,计算了Sm(Ⅲ)/Sm(Ⅱ)过程的有关数据。Sm(Ⅲ)还原为Sm(Ⅱ)为可逆反应,并且受扩散控制,Sm(Ⅲ)的扩散系数为1.53×10-5cm2·s-1。在Mo电极上,当施加电位为-1.68 V、-1.89 V和-2.01 V时,对应三种Pb–Sm合金的析出。分别恒电压电解3 h得到Pb–Pr合金和Pb–Sm合金,并利用XRD、SEM和EDS分析合金的形貌和组成。研究了900 K时LiCl–KCl–PbCl2–GdCl3–CaCl2熔盐体系中,通过在Mo电极上共沉积Pb、Gd和Ca,形成Pb–Gd–Ca合金。循环伏安曲线表明在LiCl–KCl–PbCl2–GdCl3–CaCl2熔盐体系中Pb、Gd和Ca共沉积的起始电位为2.30 V,当外加电位大于2.30 V时,形成Pb、Ca和Gd共沉积。恒电压电解3 h得到Pb–Gd–Ca合金,并利用XRD、SEM和EDS分析合金的形貌和组成。采用循环伏安、方波伏安和开路计时电位法三种电化学测试方法,在LiCl–KCl–PbCl2–LnCl3熔盐体系,研究了823 K温度下12种镧系元素在Pb阴极上的电解析出行为,由开路计时电位曲线得出12种稀土形成稀土铅合金的析出电位,将这些沉积电位数据对稀土原子序数作图,发现与稀土原子半径规律的曲线相似,在Eu、Yb处出现峰值,说明镧系元素在铅阴极上的析出电位的递变规律呈现“双峰效应”。以此作为基础,我们通过数学模拟,找到了一个稀土铅合金析出电位与稀土半径之间关系的数学方程:1/E×(r2/r1)3=0.0049(x1Inx1+x2Inx2)-0.69其中,公式中E是镧系元素在铅阴极上的析出电位(单位是V),r1、r2分别是Pb的原子半径和镧系元素的原子半径(单位是nm)。此方程的意义在于,如果我们已知某一个元素的半径就可以计算出与铅形成合金的析出电位,这将为制备新金属间化合物提高理论基础。