钼酸钙酸分解热力学分析及其应用

针对钼酸钙的酸分解过程,根据同时平衡和物质守恒原理,应用现有热力学数据绘制298 K时CaMoO_4-H_2SO_4/HCl-H_2O系部分溶解组分的浓度对数——pH图.利用热力学平衡图对钼酸钙酸分解的工艺过程进行研究.结果表明,CaMoO_4-H_2SO_4-H_2O系在整个pH范围可以分为3个稳定区,pH在0~3.5时为H_2MoO_(4(s))、CaSO_(4(s))稳定区,pH在3.5~4.5时为H_2MoO_(4(s))、CaSO_(4(s))、CaMoO_(4(s))稳定区,pH在4.5~7.0时为CaMoO_(4(s))稳定区;CaMoO_4-HCl-H_2O系在整个pH范围可以分为3个稳定区,pH在0~2.9时为H_2MoO_(4(s))稳定区,pH在2.9~4.5时为H_2MoO_(4(s))、CaMoO_(4(s))的稳定区,pH在4.5~7.0时为CaMoO_(4(s))稳定区.根据热力学分析结果可以推断,钼酸钙容易被酸分解,相比于硫酸浸出钼酸钙,盐酸浸出钼酸钙过程无CaSO_4产出,减少浸出产物包裹钼酸钙.验证实验表明,盐酸对钼酸钙的分解效果优于硫酸,采用HCl浓度为2.4 mol/L的稀盐酸,浸出液固比V_L/W_S=10 m L/g,在25℃浸出45 min,钼的浸出率达到98.56%.

磷酸盐沉淀法除铬热力学研究

除铬是含铬电镀污泥湿法冶金过程重要步骤.针对磷酸盐沉淀法从溶液中净化除铬过程进行热力学分析,绘制了25℃时Me-P-H_2O(Me:Cr(Ⅲ),Zn(Ⅱ),Cu(Ⅱ),Fe(Ⅱ),Fe(Ⅲ),Ni(Ⅱ))系组浓度对数-pH图,利用热力学平衡图对磷酸盐沉淀法从含铁等金属元素中净化除铁和磷酸铬碱分解过程进行热力学分析.结果表明,pH值为1.0~5.0磷酸盐形成由易至难依次为Cr(Ⅲ)>Fe(Ⅲ)>Fe(Ⅱ)>Ni(Ⅱ)>Cu(Ⅱ)>Zn(Ⅱ);磷酸盐沉淀法难以有效地将Cr(Ⅲ)与Fe(Ⅲ)分离,而可分离Cr(Ⅲ)和Fe(Ⅱ),且较优pH约为2;整个pH值范围Me-P-H_2O系可以分为难溶磷酸盐稳定区、Me(OH)_n稳定区;高pH区磷酸盐中的Me转变为稳定的Me(OH)_n,实现磷酸盐碱分解.验证实验表明,加入1.1倍理论量的磷酸钠,控制沉淀pH值为2.0,铬、铁、锌、铜、镍沉淀率分别为94.12%、5.51%、0.33%、0.22%、0.34%;氢氧化钠分解磷酸铬时,磷、铬浸出率分别为90.63%、5.10%,实现磷铬有效分离.实验与理论基本相符.

辉钼矿石灰焙烧优势区域图

绘制了Ca-Mo-S-O系热力学优势区域图,研究了石灰对辉钼矿焙烧过程的作用。热力学分析表明,CaO显著降低Ca-Mo-S-O系的P_(SO_2),在极低P_(O_2)条件下MoS_2与CaO反应生成Mo、CaS;相比于Mo-S-O系,CaO的存在使Ca-Mo-S-O系Mo(Ⅳ)氧化为Mo(Ⅵ)的P_(O_2)显著降低,且Mo(Ⅳ)优先氧化生成CaMoO_4;Ca-Mo-S-O系中S(Ⅱ)在P_(O_2)较低时以CaS存在,P_(O_2)较高时生成CaSO_4;CaMoO_4作为MoS_2氧化焙烧固硫剂,在较高P_(O_2)下与Mo S2生成CaSO_4、MoO_3。热力学研究结果与现有实验研究结论基本相符。

液相辅助热压烧结制备Cu(In，Ga)Se2靶材的研究

采用CuIn_(0.7)Ga_(0.3)Se_2、In_(0.7)Ga_(0.3)Se和CuSe为原料,一步热压烧结法制备CIGS靶材。通过阿基米德法、XRD、Raman、SEM和EDS等测试方法研究了CuSe液相辅助烧结对靶材的相对密度、物相组成、结构、形貌以及成份的影响。结果表明,加入CuSe在高温下产生液相能显著促进烧结,比不加入CuSe的体系的烧结温度下降了50℃。当烧结温度为575℃时,获得的靶材相对密度为96.18%,物相单一纯净,微观结构致密,晶粒发育良好。以摩尔比为Cu:In:Ga:Se=23.0:18.2:6.5:52.3的靶材,通过溅射–热处理法制备CIGS薄膜,并完成AZO/ZnO/CdS/CIGS/Mo单电池的组装(0.25 cm^2),获得了9.6%的光电转换效率。

氮掺杂碳纳米管的制备及其应用

氮掺杂可以调控碳纳米管的电子结构及表面性质,以吡啶氮、吡咯氮(N-5)、石墨氮、氧化吡啶、-NO2及-NH2等形式进行掺杂的含氮官能团可提高碳纳米管的氧还原催化活性、赝电容、润湿性能及供电子特性。文章综述氮掺杂碳纳米管的3种制备方法:同步原位掺杂、碳化含氮物质、后处理,及其在氧还原反应、超级电容器和支撑材料方面的应用,并综述了不同种类含氮官能团的作用。

In2Se3／CuSe核壳结构微纳粉的合成及其喷涂热处理制备CuInSe2薄膜

分别采用超声微波溶剂热法、常压溶剂热法及高压溶剂热法制备In_2Se_3/CuSe粉体,研究不同方法制备In_2Se_3/CuSe粉体的物相、形貌,并利用涂覆–快速热处理法制作薄膜太阳电池吸收层。通过XRD、Raman、FESEM和TEM对样品的物相、形貌和组成进行了表征。结果表明:超声微波溶剂热法和常压溶剂热法得到的产物是以In_2Se_3+CuSe混合相的形式存在,高压溶剂热法合成的In_2Se_3/CuSe粉体则呈核壳结构,(以In_2Se_3为核,CuSe为壳)。涂覆–快速热处理法制备CIS薄膜的FESEM照片结果表明,高压溶剂热法合成的In_2Se_3/CuSe更容易获得平整致密的薄膜。将该CIS薄膜直接用于电池器件的组装,获得的光电性能参数:Voc为50 m V,Jsc为8 m A/cm^2。

磷酸盐沉淀法除铁过程热力学分析

除铁是锌湿法冶金过程的重要步骤。磷酸盐沉淀法相比于传统的铁矾、针铁矿和赤铁矿沉淀法具有明显的优势。针对磷酸盐沉淀法的从硫酸锌溶液中净化除铁过程进行热力学分析,绘制了298K时Men+-P-H_2O(Me:Zn(Ⅱ),Cu(Ⅱ),Fe(Ⅱ),Fe(Ⅲ),Ni(Ⅱ))系组浓度对数-pH图,利用热力学平衡图对磷酸盐沉淀法的从硫酸锌溶液中净化除铁和磷酸铁碱分解过程进行热力学分析。结果表明:pH值为0~5.0时磷酸盐形成由易至难依次为Fe(Ⅲ)>>Cu(Ⅱ)>Fe(Ⅱ)>>Zn(Ⅱ)>Ni(Ⅱ);整个pH值范围可以分为难溶磷酸盐稳定区、Me(OH)_n稳定区;高p H区磷酸盐中的Me转变为稳定的Me(OH)_n,实现磷酸盐碱分解。验证实验表明,加入1.0倍理论量的磷酸钠,控制沉淀pH值为2.0,铁、锌、铜、镍沉淀率分别为98.9%、3.5%、2.8%、0.7%;FePO_4与其2.0倍物质量的Na OH反应,产物为Fe(OH)_3、Na_2HPO_4,磷浸出率为96.8%,分解液pH为11.3,实验与理论相符。

β-萘酚改性活性炭及其对钴吸附性能的研究

采用β-萘酚改性制备选择性吸附钴的活性炭材料,SEM和FTIR表征测试发现,活性炭改性中受到溶胀作用,颗粒变粗大和疏松,表面结构中官能团和基团增多。并研究了β-萘酚浓度、改性时间、改性温度等改性条件对钴吸附性能的影响。同时探讨了改性活性炭吸附时间、温度、剂量等条件对吸附效率的影响,通过对等温吸附模型进行拟合,研究改性活性炭吸附钴的行为。结果表明,β-萘酚改性活性炭对钴吸附的优化工艺为氢氧化钠溶解β-萘酚后与亚硝酸钠按1∶1摩尔比混合配制α-亚硝基-β-萘酚溶液,浓度为1 mol/L、改性时间1.5h、温度95~100℃、吸附时间1h、吸附温度25℃、溶液中性条件下,钴吸附率达到99%以上,钴吸附平衡浓度下降到1mg/L以下,最大吸附容量为25.52mg/g。吸附等温线符合Langmuir等温线模型,拟合系数为0.99995,表明改性活性炭对钴的吸附模式是以单层吸附为主。

基于Cu-Mo-NH3-H2O系钼铜分离研究

铜是钼酸铵产品中需要严格限制的杂质元素。钼焙砂中常含铜,氨浸过程铜钼同时进入浸出液中,从浸出液中除铜常常采用硫化物沉淀法,造成生产成本增加和环境污染,因此铜钼分离是钼酸铵制备的关键问题。绘制了25℃时Cu-Mo-NH3-H2O系组分的浓度对数-pH图,利用热力学平衡图对CuMoO4在氨性和碱性溶液中的溶解行为进行热力学分析,并推断出新型铜钼分离方法。结果表明:氢氧化钠分解钼酸铜,钼进入溶液而铜几乎完全留在渣中,实现铜钼分离;pH 5.5~7.0条件下,氨与铜络合形成铜氨络合物促进钼酸铜分解;降低[N]T, pH值和提高[Mo]T扩大CuMoO4稳定区,不利于Cu(NH3)2+m形成,能从钼酸铵溶液中分离铜。验证试验表明:焙砂中钼优先于铜被氨浸出;提高氨用量有利于铜、钼浸出;降低含铜钼酸铵溶液pH值至5.8,对应溶液铜浓度降至0.098 g·L-1,铜沉淀率达到98.8%,达到了从钼酸铵溶液中除铜的效果。验证实验与理论研究结论相符。

碱性萃取分离钨铝过程的热力学分析

针对碱性萃取分离钨、铝过程,根据同时平衡和物质守恒定律,应用现有的热力学数据绘制了25℃时W/Al-H2O系的溶解组分浓度-pH图,Na2CO3-NaHCO3-H2O系R-pH图（R为萃取剂中（R4N）2CO3与（R4N）2CO3＋R4NHCO3物质量比例）,利用热力学平衡图对碱性萃取钨铝分离过程进行研究。结果表明：[W]T,[Al]T分别为0.5,0.1 mol·L-1,溶液pH为11.5~14.0时钨、铝分别以WO42-,Al（OH）-4存在;pH为4.0~11.5时铝部分以Al（OH）3（am）沉淀析出,钨以阴离子形态存在溶液中;Na2CO3-NaHCO3-H2O系中,NaHCO3含量增加,溶液pH值降低。试验表明,Al（OH）-4能与季铵盐形成萃合物存在有机相中,不会出现沉淀或影响萃取;季铵盐对WO42-的结合能力强于Al（OH）-4;碳酸氢型萃取剂参与钨萃取反应降低萃余液溶液pH值,萃余液pH值低于11.46时铝水解产生氢氧化铝沉淀。串级试验表明,控制萃余液pH为11.59,通过12级逆流萃取,钨、铝的萃取率分别为99.17%,1.20%,说明碱性萃取工艺能够高效地分离钨铝。