氯化镁熔盐水合物的电化学性质研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0147

无机盐工业 ›› 2024, Vol. 56 ›› Issue (2): 51-56.doi: 10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0147

氯化镁熔盐水合物的电化学性质研究

董明哲¹^,²(), 李可昕¹^,²^,⁴, 叶秀深¹^,², 马珍³, 李生廷³, 李权¹^,², 吴志坚¹^,²()

^1.中国科学院青海盐湖研究所，中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室，青海西宁 810008
^2.青海省盐湖资源化学重点实验室，青海西宁 810008
^3.青海盐湖工业股份有限公司，青海格尔木 816000
^4.中国科学院大学，北京 100049

收稿日期:2023-03-16 出版日期:2024-02-10 发布日期:2024-02-06
通讯作者: 吴志坚（1965— ），男，博士，研究员，研究方向为轻合金与吸附分离；E-mail：zjwu@isl.ac.cn。
作者简介:董明哲（1985— ），男，博士，助理研究员，研究方向为熔盐电解及轻合金的合成；E-mail：dongmingzhe@isl.ac.cn。
基金资助:
国家自然科学基金项目(U21A20323);国家自然科学基金项目(U20A20147);青海盐湖工业股份有限公司科技计划项目(E141GH01);青海省中青年科技人才托举工程项目(2021QHSKXRCTJ29)

Study on electrochemical properties of magnesium chloride molten salt hydrates

DONG Mingzhe¹^,²(), LI Kexin¹^,²^,⁴, YE Xiushen¹^,², MA Zhen³, LI Shengting³, LI Quan¹^,², WU Zhijian¹^,²()

^1.Key Laboratory of Comprehensive and Highly Efficient Utilization of Salt-lake Resources，Qinghai Institute of Salt-lakes，Chinese Academy of Sciences，Xining 810008，China
^2.Key Laboratory of Salt-lake Resources Chemistry of Qinghai Province，Xining 810008，China
^3.Qinghai Salt Lake Industry Co. ，Ltd. ，Golmud 816000，China
^4.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049 China

Received:2023-03-16 Published:2024-02-10 Online:2024-02-06

摘要/Abstract

摘要：

熔盐水合物一般是指水盐物质的量比小于或等于阳离子水合数或配位数的无机盐熔体，对其性质进行研究有助于深入了解无机盐结晶水合物的脱水过程和脱水机理。测定了不同组成的MgCl₂-H₂O体系以液态存在的最低温度及其在不同温度下的电导率，并采用循环伏安法研究了MgCl₂-H₂O体系和MgCl₂-KCl-H₂O体系的电化学性质。结果表明：在相同温度下，MgCl₂-H₂O体系稀溶液的电导率随着含水量的降低先增大后逐渐减小，当含水量相同时，MgCl₂-H₂O体系电导率随着温度的升高逐渐增大；在浓溶液和熔盐水合物中，相同温度下电导率随着含水量的降低逐渐减小；对于MgCl₂-H₂O体系，当达到氧化或还原电位时，阳极和阴极电流均随着含水量的增加而明显增大；在MgCl₂熔盐水合物中加入KCl后，熔盐水合物体系中Cl^-浓度增大，Cl^-置换了水合镁离子中的部分水分子，使氢的还原更加容易；在MgCl₂·6H₂O脱水过程中，Cl^-的加入可以抑制MgCl₂·6H₂O水解反应的发生，从而更有利于MgCl₂·6H₂O的脱水。

关键词: 氯化镁, 熔盐水合物, 电导率, 循环伏安实验

Abstract:

Molten salt hydrates（MSHs） are inorganic salt melts in general，in which the molar ratio of water-to-salt is less than or equal to the hydration number or coordination number of the cation.To comprehend the dehydration procedure and mechanism of inorganic salt hydrates thoroughly，it is essential to study their characteristics.The conductivity of the MgCl₂-H₂O system at various temperatures was measured，as well as the lowest temperature at which the system with different compositions existed in liquid form.By employing the cyclic voltammetry technique，the electrochemical characteristics of the MgCl₂-H₂O and MgCl₂-KCl-H₂O systems were comprehensively investigated.The conductivity was increased initially and then was steadily decreased when the water content of the MgCl₂-H₂O system was decreased at the same temperature.The conductivity was gradually increased when the temperature was increased at the same water content in dilute solution.The conductivity was decreased with the decrease of water content in concentrated solutions or MSHs at the same temperature；The anodic and cathodic currents in the MgCl₂-H₂O system were dramatically increased with increasing water content after reaching the oxidation or reduction potential in cyclic voltammetry tests.The concentration of Cl^- in the molten salt hydrate system was increased after adding KCl，and Cl^- replaced some water molecules in the hydrated magnesium ions，making hydrogen reduction easier.In the dehydration of MgCl₂·6H₂O，the addition of Cl^- could decrease the hydrolysis reaction of MgCl₂·6H₂O，making it more conducive to dehydration of MgCl₂·6H₂O.

Key words: magnesium chloride, molten salt hydrate, conductivity, cyclic voltammetry

中图分类号:

O646

董明哲, 李可昕, 叶秀深, 马珍, 李生廷, 李权, 吴志坚. 氯化镁熔盐水合物的电化学性质研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(2): 51-56.

DONG Mingzhe, LI Kexin, YE Xiushen, MA Zhen, LI Shengting, LI Quan, WU Zhijian. Study on electrochemical properties of magnesium chloride molten salt hydrates[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2024, 56(2): 51-56.

图/表 6

图1

图2

图3

表1

图4

图5

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n（MgCl₂）∶ n（H₂O）	阴阳极峰值电流/A
n（MgCl₂）∶ n（H₂O）	阳极峰值电流	阴极峰值电流1	阴极峰值电流2
1∶20	0.212	-0.199	—
1∶15	0.202	-0.196	—
1∶10	0.122	-0.128	—
1∶9	0.288	-0.144	-0.308
1∶8	0.259	-0.112	-0.264
1∶7	0.223	-0.079	-0.212
1∶6.5	0.150	-0.039	-0.211
1∶6	0.116	-0.024	-0.003

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