PDF《熔盐电脱氧法制备 CoSn 合金》

第20 卷第

8 期 中国有色金属学报

2010 年8月Vol.

20 No.8 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Aug.

2010 文章编号:1004-0609(2010)08-1578-05 熔盐电脱氧法制备 CoSn 合金 张庆军 1,

2 ,屈梅玲

2 ,王岭3,戴 磊3,田 颖2,崔春翔

1 (1. 河北工业大学 材料学院,天津 300130;

2. 河北理工大学 材料学院,唐山 063009;

3. 河北理工大学 化工与生物技术学院,唐山 063009) 摘要:在850 ℃的CaCl2 熔盐中,以烧结后的 Co3O4-SnO2 片体为阴极,高纯石墨棒为阳极,采用恒电压电解, 制备 CoSn 合金,研究烧结温度、电解时间对电解过程的影响.采用电子扫描显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD) 分析样品的微观形貌和电解产物的相组成,并采用循环伏安法研究其反应机理.结果表明:经850 ℃烧结的混合 氧化物试样,在2.1 V 工作电压下电解

12 h,可制备出海绵状纯相的 CoSn 合金.在电脱氧过程中,单质 Co 首先 分步还原,锡的氧化物与熔盐反应后在单质 Co 表面还原,形成 CoSn 合金. 关键词:电脱氧;

CoSn;

氧化物;

熔盐 中图法分类号:TF111.52 文献标志码:A Preparation of CoSn alloy by electro-deoxidization in molten salt ZHANG Qing-jun1,

2 , QU Mei-ling2 , WANG Ling3 , DAI Lei3 , TIAN Ying2 , CUI Chun-xiang1 (1. College of Materials, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China;

2. College of Materials, Hebei Polytechnic University, Tangshan 063009, China;

3. College of Chemical Engineering and Biotechnology, Hebei Polytechnic University, Tangshan 063009, China) Abstract: The CoSn alloy was prepared in molten CaCl2 at

850 ℃ by constant voltage (2.1 V) electrolysis using sintered pellet of SnO2 and Co3O4 mixture as cathode and pure graphite rod as anode. The effects of the sintering temperature and electrolysis time on the electro-deoxidization process were studied. The morphologies and phases composition of products of the electro-deoxidization were examined by SEM and XRD, respectively. The mechanism of the electro-deoxidization process was studied by cyclic voltammetry. The results show that that pure spongy CoSncan be prepared by direct electrochemical electrolysis of Co3O4/SnO2 mixture pellets sintered at

850 in molten CaCl ℃

2 at 2.1 V for

12 h. During the electro-deoxidization process, in the mixed oxide, Co3O4 is realuced to Co step by step, followed by the reaction of Sn oxide with molten on the surface of the newly-formed Co to form CoSn alloy. Key words: electro-deoxidization;

CoSn;

oxide;

molten salt 锡基合金作为锂离子电池的负极材料,具有比容 量高、循环性能好及与电解液的相容性好等优点,引 起人们的广泛关注[1?3] . 目前, 锡基合金常用的制备方 法有机械合金化法、化学共还原法、电沉积法和碳热 还原法等[4?9] . 熔盐电脱氧法制备金属或合金是一种新型的绿色 冶金工艺[10] . 该工艺具有操作简单、 合金成分易控制、 生产成本低等优点,电解产物为粉末状,非常适用于 电池电极材料的制备.目前,采用该方法已成功地制 备了 Ti、 Cr、Nb、TbNi

5、CeNi5 和TbFe2 等[11?16] . 基金项目:河北省自然科学基金资助项目(E2007000594,E2010000941);

唐山市科技局资助项目(07150204-2) 收稿日期:2009-06-05;

修订日期:2010-04-16 通信作者:王岭,教授,博士;

电话:0315-2592170;

E-mail:[email protected] 第20 卷第

8 期 张庆军,等:熔盐电脱氧法制备 CoSn 合金

1579 本文作者使用熔盐电脱氧法, 在CaCl2 熔盐中, 以SnO2 和Co3O4 混合氧化物为原料,电解制备粉末状 CoSn 合金,研究烧结温度和电解时间等对电解过程、产物 组成和形貌的影响,探讨电脱氧过程中合金生成的机 理.