CH4-H2和C-H2體系下TiCxOy的製備及C/O調控

《CH4-H2和C-H2體系下TiCxOy的製備及C/O調控》是依託重慶大學，由黨傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：CH4-H2和C-H2體系下TiCxOy的製備及C/O調控
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：黨傑
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

碳熱還原-熔鹽電解技術為高效清潔提鈦提供了新路徑，然而理想電解陽極的製備是此技術的瓶頸，關鍵問題在於陽極材料TiCxOy中C/O的精確控制機制尚未明晰。本項目擬在CH4-H2和C-H2體系下高效製備TiCxOy，並對其製備機理及C/O的變化規律展開系統地研究。主要包括：研究CH4-H2體系下TiCxOy的製備機制，探索溫度、氣體組成、氣體流量、金屬Fe的添加等因素對C/O變化的影響，尋求陽極材料的最佳製備條件，設計實驗研究並理清甲烷還原的機理；研究C-H2體系下產物物相的演變規律，分析TiCxOy的生成機理，掌握不同溫度、配碳量、氣體流量等製備條件下C/O的變化規律；構建CH4-H2和C-H2體系下氣固反應多界面動力學機理，解析多個氣固反應耦合發生的反應過程，最終建立氣基還原製備TiCxOy陽極材料的控制理論體系。研究成果可為TiCxOy陽極材料的製備提供新方法和理論支撐。

結題摘要

開展了CH4-H2體系下TiO2和鈣鈦礦的還原碳化熱力學分析和實驗研究，明確了TiO2和鈣鈦礦還原碳化製備TiCxOy的反應機理。通過研究溫度，時間，添加劑等因素對製備TiCxOy的影響，掌握了TiCxOy的製備條件。同時也分析了還原產物TiCxOy中C/O的變化規律。開展了CH4-N2-H2體系下鈦精礦的還原碳氮化研究工作，通過熱力學計算和實驗研究，確定了鈦精礦碳氮化還原路徑和條件，探索了不同還原制度對鈦精礦還原及碳氮化的影響。開展了TiO2-C-H2體系下TiCxOy的製備研究，綜合考慮了配碳量、碳種類、物料厚度、添加劑及機械活化等對TiCxOy製備的影響，明確了該體系下產物物相演變的規律，結合多種分析表征手段確定了C-H2體系下TiCxOy的最佳製備條件。基於該反應體系下主要還原氣氛（CH4、CO、H2）構建了TiO2等多價態氧化物氣固反應動力學模型，解析了多個氣固反應耦合發生的反應過程，利用所建模型對實驗所獲得的動力學數據進行處理，明確了反應過程中限制性環節，反應模型的構建對理清甲烷還原反應機理及TiCxOy的製備機理有重要指導意義。