Процесс получения дисперсных материалов с наноразмерными фазами электрохимическим окислением меди и алюминия с использованием переменного тока и его аппаратурное обеспечение

Введение……………………………………………………………………………………………………………. 5
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И СПОСОБЫ
ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ МЕДИ И
АЛЮМИНИЯ ………………………………………………………………………………………………… 15
1.1 Применение материалов на основе оксидов меди и алюминия ………. 15
1.2 Получение материалов на основе оксидов меди и алюминия …………. 21
1.3 Способы получения оксидов металлов в нестационарных условиях . 24
1.4 Использование электролиза для получения оксидов металлов ……….. 30
1.5 Использование переменного тока для получения оксидов металлов . 35
1.6 Постановка задач исследования …………………………………………………….. 36
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ,
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА И МЕТОДЫ АНАЛИЗА
ПРОДУКТОВ …………………………………………………………………………………………………. 38
2.1 Физико-химические свойства металлических меди и алюминия,
оксидов меди и алюминия …………………………………………………………………….. 38
2.2 Методика проведения экспериментов ……………………………………………. 43
2.3 Методы анализа продуктов электрохимического окисления меди и
алюминия с использованием переменного тока ……………………………………… 48
ГЛАВА 3. КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МЕДИ
И АЛЮМИНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА …….. 50
3.1 Влияние состава и концентрации электролита на скорость
электрохимического окисления меди и алюминия …………………………………. 50
3.2 Влияние плотности тока на скорость электрохимического окисления
меди и алюминия ………………………………………………………………………………….. 58
3.3 Взаимное влияние меди и алюминия при их электрохимическом
окислении …………………………………………………………………………………………….. 63
3.4 Определение энергии активации процесса электрохимического
окисления меди и алюминия …………………………………………………………………. 68
Выводы по главе 3 ………………………………………………………………………………… 73
ГЛАВА 4. ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРИСТОЙ
СТРУКТУРЫ ПРОДУКТОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ
МЕДИ И АЛЮМИНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
…………………………………………………………………………………………………………………………. 75
4.1 Фазовый состав и характеристики пористой структуры продуктов
индивидуального электрохимического окисления меди и алюминия ……… 75
4.2 Фазовый состав и характеристики пористой структуры продуктов
совместного электрохимического окисления меди и алюминия ……………… 82
4.2.1 Характеристика продукта совместного электрохимического
окисления меди и алюминия, полученного оксидным способом …………. 85
4.2.2 Характеристика продукта совместного электрохимического
окисления меди и алюминия, полученного карбонатным способом …….. 88
4.2.3 Влияние условий проведения процесса старения на фазовый
состав дисперсного материала, полученного электрохимическим
окислением меди и алюминия ……………………………………………………………. 93
4.2.3.1 Влияние природы электролита и концентрации раствора …………. 93
4.2.3.2 Влияние высоты раствора над осадком ……………………………………. 96
4.2.3.3 Площадь поверхности контакта фаз…………………………………………. 98
4.2.3.4 Влияние перемешивания суспензии…………………………………………. 99
4.2.3.5 Влияние источника диоксида углерода ………………………………….. 103
4.2.3.6 Исследование фазового состава продуктов карбонизации с
помощью рентгенофазового анализа, ИК-спектроскопии и ТГ/ДСК
анализа …………………………………………………………………………………………….. 106
4.3 Микрофотографии и характеристики пористой структуры продуктов
совместного электрохимического окисления меди и алюминия ……………. 119
4.4 Состав продуктов совместного электрохимического окисления меди и
алюминия с использованием переменного тока ……………………………………. 139
4.5 Компактирование порошкообразных продуктов электрохимического
окисления меди и алюминия ……………………………………………………………….. 142
Выводы по главе 4 ………………………………………………………………………………. 143
ГЛАВА 5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ АППАРАТА
И ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА
ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ С НАНОРАЗМЕРНЫМИ МЕДЬ- И
АЛЮМИНИЙСОДЕРЖАЩИМИ ФАЗАМИ ……………………………………………145
5.1 Определение габаритных размеров ванны электролизера …………….. 149
5.2 Расчет энергетических затрат на процесс …………………………………….. 153
5.3 Расчет расхода охлаждающей воды в рубашке электролизера ……… 157
Выводы по главе 5 ………………………………………………………………………………. 160
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………………………….162
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ………………………………………………………………………………165
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………………………………168
ПРИЛОЖЕНИЕ А Предельные отклонения по толщине листов меди и
алюминия ………………………………………………………………………………………………. 190
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Распределения элементов по поверхности дисперсного
продукта электрохимического окисления меди и алюминия с использованием
переменного тока……………………………………………………………………………………. 191
ПРИЛОЖЕНИЕ В Акт об использовании результатов диссертационных
исследований …………………………………………………………………………………………. 192