优化电解过程：探索压片压力的影响

压制阴极片时，压力的大小对于反应过程具有十分重要的影响，所以探究合适的压片压力大小具有十分重要的意义。

当压力过小时，阴极片易粉化，不利于电解的进行及后续的取样。当压力过大时，阴极片内部孔隙率过小，不利于熔盐的进入及氧离子的迁移，大大降低电解效率。所以选择一个合适的压片压力可以保证实验的顺利进行又可以获得一个较高的电解效率。

如图3.4所示为压片压力分别为10 MPa、20 MPa、30 MPa时压制的阴极片在1000℃及4.0 V条件下电解2h后产物的XRD谱图，为保证结果具有可比性，实验条件控制相同。

图3.4　不同压力Cr2O3/C前驱体电解后产物XRD图谱

由图3.4可知，当选取的压力值为10 MPa时，电解2h后可得较纯的Cr7C3产物；而压力为20 MPa时，电解产物中不仅有Cr7C3还有少量CaCr2O4中间产物；当压力为30 MPa时，电解产物中仅有部分Cr7C3，其余为中间产物Cr3C2及CaCr2O4，这说明当压力值选用20 MPa及30 MPa时电解不充分，仍有大量中间产物存在。(https://www.xing528.com)

图3.5为在三种不同压力值下Cr2O3/C前驱体电解2h后的微观形貌图及其对应的能谱图。

图3.5　Cr2O3/C前驱体在不同压力下电解后产物的SEM及EDS图

（a）10MPa，（b）20MPa，（c）30MPa

由图3.5可以看出，压力值为10 MPa条件下的电解产物具有十分均匀疏松的形貌，对应的EDS表明电解产物只有Cr、C两种元素。当压力值选取为20 MPa时，产物的微观组织中还存在一些未电解完全的中间产物，EDS显示产物中除了存在Cr、C元素外，还存在Ca、O等元素。当压力值选为30 MPa时，产物微观组织中存在大量的块状CaCr2O4，从其对应的EDS也可看出，产物中存在大量的Ca元素与O元素，这是由于当Cr2O3得电子被还原成Cr单质及O2-时，阴极片内部过于致密，不利于O2-的迁移，此时阴极片中的O2-会与熔盐中的Ca2+及Cr2O3发生反应生成CaCr2O4，即反应Cr2O3+O2-+Ca2+=CaCr2O4。由此可知，压片压力会对电解过程产生影响，本实验的压片压力为10 MPa为宜。