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非现场钙钛矿化电化学还原二氧化钛制备金属钛
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Perovskitization Assisted Electrochemical Reduction of Solid TiO2 in Molten CaCl2 K. Jiang, X.H. Hu, M. Ma, D.H. Wang, G.H. Qiu, X.B. Jin, G. Z. Chen Angew. Chem. Int. Edit. 2006, 45, 428-432 钛金属具有优良的物理化学性质（强度高、质量轻、耐腐蚀），在航空航天、汽车制造等领域有着广阔的应用前景。目前生产钛的主要方法是Kroll法（镁热还原法），这一方法的高成本严重制约了钛的广泛应用。近年陈政教授等提出的在熔盐中直接电解还原固态二氧化钛制备金属钛的新方法，大大缩短了工艺流程，减少了冶金过程的能耗和环境污染，可望大幅度降低钛冶炼成本，其应用前景受到学术界和工业界的普遍关注。工业界正在开展这一新方法的中试生产，但其电解速度和电流效率较低，还不能满足大规模工业生产的需要。 最近，高温熔盐材料电化学研究小组结合自行发明的金属腔电极和高温参比电极，深入研究了熔盐电解还原固态二氧化钛的机理，发现现场钙钛矿化是电化学还原二氧化钛不可避免的中间步骤，同时这一步骤严重制约了其后续还原，导致整个电解过程速度较慢，电流效率较低。为了解决这一难题，本小组创新性地提出了非现场钙钛矿化的新方法，发现在氯化钙熔盐中，非现场钙钛矿化可显著提高电解速度和电流效率，从而为电化学还原固态二氧化钛制备金属钛的工业化和熔盐电解固态化合物制备材料提供了一种新的思路。这一方法原则上可以拓展到其它氧化物的还原，如ZrO2,Nb2O5,Ta2O5等。实际上，电化学还原钙钛矿的过程可以应用到从天然钙钛矿和炼钢的副产物-高炉渣中提炼金属钛,这在资源匮乏的今天，具有特别的科学和工业意义。 |
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