稀土氧化物Gd2O3、Nd2O3、Sm2O3和Dy2O3在KCl-LiCl-Li2O熔盐中的电解

• Published in: 核化学与放射化学 Vol. 44; no. 5; pp. 524 - 532
• Main Authors: 季男, 彭浩, 蒋锋, 黄卫, 朱铁建, 佘长锋, 龚昱
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国科学院大学,北京 100049 2022; 中国科学院 上海应用物理研究所,上海 201800%中国科学院 上海应用物理研究所,上海 201800
• Subjects: KCl-LiCl熔盐; 稀土氧化物; 电化学行为; 电解还原; Li2O
• ISSN: 0253-9950
• DOI: 10.7538/hhx.2022.44.05.0524

TL241.2; 采用循环伏安法和计时电位法研究了Li2 O在KCl-LiCl熔盐中的电化学行为,并利用卷积伏安法计算了923 K下O2-在KCl-LiCl熔盐中的扩散系数(D),得到D=0.5×10-5 cm2/s.以Gd2 O3、Nd2 O3、Sm2 O3和Dy2 O3为阴极,在KCl-LiCl-Li2 O(w=1％)熔盐中进行电解(恒电压3.40 V、电解温度923 K、电解时间25 h).通过X射线衍射分析(XRD),证实稀土氧化物被部分还原为金属,并分析了电解过程中可能发生的反应.同时利用PRS模型(该模型可将固态阴极内离子的极限扩散速率与固态氧化物孔隙P、金属/氧化物摩尔体积R、阴极还原后的体积收缩率S等参数关联)分析了这些稀土氧化物的电解还原模型,得到Gd2 O3、Nd2 O3、Sm2 O3和Dy2 O3的最优孔隙率分别为18.7％、24.2％、30.6％、16.7％,最短电解时间分别为133、157、143、119 h,将这些结果与电解实验结果进行对比,发现阴极的孔隙率和电解时间均不满足金属氧化物完全被还原的要求,并给出了相应的解释.