有机添加剂对电解锰的影响

摘要

电解锰行业面临电效低、SeO₂添加剂剧毒且沉积产物形貌难控制等问题.为了提高电流效率以降低能耗、改善锰电沉积形貌及降低添加剂SeO₂的使用量，本文根据电解锰行业标准，配制MnSO₄–（NH₄）₂SO₄电解液体系，通过添加聚丙烯酸、甘氨酸、乙二胺四乙酸（EDTA）、葡萄糖酸等分别作辅助添加剂，探究其对锰沉积的影响以降低剧毒性主添加剂SeO₂的用量.采用场发射扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射分析（XRD）、恒电流阴极极化曲线测试方法 （LSV）等表征手段，研究金属锰沉积形貌、晶体结构、阴极电化学极化行为与添加剂之间的关系.结果表明：四种添加剂均可以促进α-Mn的形成，且最优晶型取向为（330）晶面，其中葡萄糖酸最适宜作为辅助添加剂.当以葡萄糖酸为辅助添加剂，质量浓度为1.84 g·L^-1时，阴极电流密度明显提高，降低了阴极极化，产品形貌更加致密光滑.最优条件下，SeO₂的质量浓度可由工业上常规用量0.03～0.06 g?L^-1降低至0.015 g?L^-1，电流效率可由70%提高至89.73%，能耗由6500 kW·h·t^-1降至4990.58 kW·h·t^-1.研究结果有望为电解锰行业绿色生产和高效电沉积提供借鉴，有助于推动电解锰行业的可持续发展.

关键词

电解锰 / 添加剂 / 有机物 / 电流效率 / 极化行为

基金资助

国家重点研发计划资助项目（2022YFC3900804）; 国家自然科学基金面上资助项目（52274349）; 福建省自然科学基金资助项目（2023J05024）