Study of the Relationship between Titanium Electrodeposition and Coordination State of Titanium Complex Ions in High-Temperature Molten Salts

高温熔盐中钛电沉积与钛络合离子配位态关系的研究

• 批准号: 22K14507
• 负责人: 法川 勇太郎
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14507/
• 关键词: チタン; 電析; 溶融塩; フッ化物-塩化物; 電気めっき; 錯イオン

本研究では、構成するカチオンおよびアニオンの違いが、溶融塩中のチタン錯イオンの配位状態に与える影響とチタン電析との関係解明を目指している。この目標を達成するため、本研究では単一カチオンからなるフッ化物-塩化物混合溶融塩を使用している。これまでの研究ですでに、KF-KCl-K3TiF6およびLiF-LiCl-Li3TiF6でのチタンの電析およびチタンイオンの電気化学的挙動の解析の結果、どちらの溶融塩でもチタン膜の電析が可能であるものの、チタンの電析電位が大きく異なることが分かっている。そこで、2022年度はまず、新たな溶融塩としてCsF-CsCl-Cs3TiF6を用いてチタンの電析およびチタンイオンの電気化学挙動の解析を行った。定電流電解による電析の結果、粉末状のチタンは得られたものの、膜状のチタンは得られなかった。また、電析電位はKF-KClよりも卑であり、過去の報告を考慮するとLiF-LiCl > KF-KCl > CsF-CsClの順でチタンの電析電位が卑となった。これはカチオンのイオン半径が大きくなるほど電析電位が卑になることを意味しており、カチオンのイオン半径が大きくなるにつれてカチオンとフッ化物イオンとのクーロン相互作用が弱くなり、チタン錯イオンのチタンイオンとフッ化物イオンとのクーロン相互作用が相対的に強くなったことが理由として考えられる。加えて今年度は、フッ化物イオン濃度の影響を調べるために、LiCl-Li3TiF6溶融塩にLiFを加えることで、F/Ti比率を変えた浴でのチタン電析の初期的な検討を行った。またKF-KCl-K3TiF6およびLiF-LiCl-Li3TiF6の溶融状態でのラマン分光分析を行った。2023年度以降は、チタンの電析とラマン分光分析の結果を合わせた検討を行う予定である。

在本研究中，我们旨在阐明组成阳离子和阴离子对熔盐中钛络合离子配位状态的影响与钛电沉积之间的关系。为了实现这一目标，本研究使用由单一阳离子组成的混合氟化物-氯化物熔盐。先前的研究已经表明，使用两种熔盐沉积钛膜是可能的，包括在KF-KCl-K3TiF6和LiF-LiCl-Li3TiF6中电沉积钛以及分析钛离子的电化学行为。钛的电沉积电位差异很大。因此，我们在2022年首次利用CsF-CsCl-Cs3TiF6作为新型熔盐分析了钛的电沉积以及钛离子的电化学行为。使用恒电流电解进行电沉积的结果，得到了粉末状的钛，但没有得到膜状的钛。此外，钛的电沉积电势比KF-KCl的电沉积电势低，并且考虑到过去的报道，钛的电沉积电势按照LiF-LiCl>KF-KCl>CsF-CsCl的顺序变低。这意味着阳离子的离子半径越大，电沉积电位变得越碱性。随着阳离子的离子半径变大，阳离子与氟离子之间的库仑相互作用变弱，钛络合离子的原因是认为是离子与氟离子之间的库仑相互作用变得比较强。此外，今年，为了研究氟离子浓度的影响，我们通过在LiCl-Li3TiF6熔盐中添加LiF，对不同F/Ti比的镀液中的钛电沉积进行了初步研究。我们还对熔融态的 KF-KCl-K3TiF6 和 LiF-LiCl-Li3TiF6 进行了拉曼光谱分析。从2023年开始，我们计划进行一项结合钛电沉积和拉曼光谱结果的研究。

项目成果

Electrodeposition of Ti in molten alkali metal fluoride-chloride mixtures: Comparative study of Li, Na, K, and Cs systems

在熔融碱金属氟化物-氯化物混合物中电沉积钛：Li、Na、K 和 Cs 体系的比较研究

• 发表时间: 2023
• 作者: Yutaro Norikawa;Makoto Unoki;Toshiyuki Nohira
• 通讯作者: Toshiyuki Nohira

Effect of Temperature on Grain Growth during Ti Electrodeposition in LiF-LiCl Eutectic Melt

温度对 LiF-LiCl 共晶熔体电沉积 Ti 晶粒生长的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Yutaro Norikawa;Yasuda Kouji;Toshiyuki Nohira
• 通讯作者: Toshiyuki Nohira