鑭和釓在熔鹽中的電化學行為及Bi-La-Li合金的陽極溶解.pdf

1、熔鹽電解法應用于很多領域，其中最引人注目的是在乏燃料干法后處理過程中，對錒系元素和裂變產物的分離，實現核燃料的回收再利用。由于錒系元素和裂變產物之間的性質極其相近，研究其電化學行為并制定最優的分離方法和工藝條件是面臨的主要問題。本文主要研究稀土元素在熔鹽中的電化學行為，并采用共沉積法、液態陰極法和陽極溶解對稀土元素進行分離提取。主要的研究內容如下：
　　1.在 LiCl-KCl熔鹽體系中采用循環伏安法和方波伏安法研究了稀土離子 L

2、a(III)和Gd(III)在惰性電極W電極上的電還原過程，結果表明La(III)和Gd(III)在惰性W電極上的還原過程均為一步三電子轉移。測定了不同溫度的開路計時電位曲線，獲得了不同溫度下Ln(III)/Ln(Ln=La, Gd)電對的平衡電極電位，計算了其表觀電極電位和稀土氯化物的標準摩爾生成吉布斯自由能等熱力學數據。
　　2.在 LiCl-KCl熔鹽體系中通過一系列的電化學方法研究了稀土離子 La(III)和 Gd(III

3、)在Bi膜電極上的電化學行為，兩種稀土離子在Bi膜電極上發生欠電位沉積是由于生成了不同的Ln-Bi金屬間化合物。采用開路計時電位法，計算了不同溫度下 Ln(Ln=La, Gd)在Ln-Bi合金中的偏摩爾生成吉布斯自由能和活度以及 Ln-Bi金屬間化合物的標準生成吉布斯自由能。通過Bi-Ln金屬間化合物標準生成吉布斯自由能與溫度的關系得到了不同金屬間化合物的標準摩爾生成焓和標準摩爾生成熵。
　　在LiCl-KCl-LaCl3-BiC

4、l3熔鹽體系中，以惰性W為電極，通過不同的方法和電解條件電解制備 Bi-Ln合金，但是始終沒有得到合金。最后，采用液態 Bi為陰極在LiCl-KCl-LaCl3-BiCl3熔鹽體系中，通過恒電流（-0.1 A）和恒電位(-1.4 V)電解制備Bi-Ln合金，并對所得到的樣品進行XRD和SEM-EDS分析。結果表明所制備的La-Bi合金中含有La2Bi、LaBi、LaBi2和Li3Bi。
　　3.研究了Bi-La-Li合金的陽極溶解

5、過程，討論了影響溶解過程的因素。結果表明，還原電位更負的原子先溶解，且隨著溶解時間的增長，峰電流越強。合金中稀土原子含量越高，溶出伏安曲線中峰電流越強；熔鹽中稀土離子濃度對溶解過程也有影響，在一定離子濃度范圍內，稀土離子濃度越大，越有利于離子的溶出。通過陽極計時電位法計算了稀土原子Ln(Ln=La, Gd)在液態金屬Bi中的擴散系數。在773 K時，La和Gd在液態Bi中的擴散系數分別為1.81×10-5 cm2 s-1和1.59×10