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[发明专利]一种储氢用钛铁合金的制备方法-CN202310588174.3在审
发明人： 焦汉东;刘梦君;焦树强 -专利权人：北京理工大学;北京科技大学
申请日： 2023-05-23 - 公布日： 2023-09-01 - 主分类号： C25C3/36 文献下载
摘要：本发明提供一种储氢用钛铁合金的制备方法，属于储氢材料制备的技术领域。所述制备方法采用液态铁作为电解阴极，石墨作为电解阳极，CaO‑MgO‑Al2O3作为支持电解质，将钛精矿或经过电炉冶炼制得的高钛渣加入到支持电解质中，进行熔融电解得到液态合金；将液态合金引入到保温炉进行保温处理，并对液态合金成分进行调节；之后根据需要制备所需形态的TiFe储氢合金。本发明成本较低、耗电量和耗热量较小、能够处理的原料质量相对较高、且处理方法过程简单、操作难度小；掺杂过程能够控制混合均匀性、对钛铁合金的合金成分和含量可以实现精准控制；整个制备过程对环境友好，利于工业大规模生产和推广。
一种储氢用钛铁合金制备方法

[实用新型]一种金属离子熔盐的提取装置-CN202223205604.9有效
发明人：焦树强;焦汉东;苑锐;高阳 -专利权人：北京科技大学
申请日： 2022-12-01 - 公布日： 2023-07-25 - 主分类号： G01N1/14 文献下载
摘要：本实用新型提供了一种金属离子熔盐的提取装置，包括活塞、密封管、固定件、橡胶软管、石英管和滤网。所述密封管为两端开口的直管，一端设置活塞，另一端设置固定件，所述橡胶软管内部贯通，两端开口，一端通过固定件与密封管连接，另一端与石英管连接；所述石英管为两端开口的直管，一端连接橡胶软管，另一端为熔盐取样口；所述滤网设置于所述熔盐取样口处，用于过滤取样时可能取到的金属粉体，确保样品中金属离子浓度不受影响。
一种金属离子提取装置

[发明专利]一种高温熔盐中微区电极过程原位表征装置及方法-CN202310299247.7在审
发明人：焦树强;焦汉东;方岱宁 -专利权人：北京科技大学;北京理工大学
申请日： 2023-03-24 - 公布日： 2023-07-14 - 主分类号： G01N21/03 文献下载
摘要：本发明提供了一种高温熔盐中微区电极过程原位表征装置及方法，包括：反应池，用于提供熔盐容纳空间；电热台，用于加热反应池，所述电热台设置在反应池底部；光学窗口，用于观察反应池内熔盐的微区电极过程；外部框架，用于提供反应池和电热台的密封环境，所述光学窗口设置在外部框架顶端，所述反应池和电热台均设置在外部框架内；可移动电极，用于驱动反应池内的电解过程，所述可移动电极一端设置在反应池内，另一端穿过外部框架连通外部；水冷部，用于对外部框架顶部和光学窗口进行水冷，本发明可以实现高温熔盐中电极微区物理形貌及结构的实时追踪和电极/电解质界面化学过程的原位解析，为真实电极过程的理解提供技术支撑和理论借鉴。
一种高温熔盐中微区电极过程原位表征装置方法

[发明专利]一种金属离子熔盐的提取装置及该装置的使用方法-CN202211527651.7在审
发明人：焦树强;焦汉东;苑锐;高阳 -专利权人：北京科技大学
申请日： 2022-12-01 - 公布日： 2023-04-07 - 主分类号： G01N1/14 文献下载
摘要：本发明提供了一种金属离子熔盐的提取装置，包括活塞、密封管、固定件、橡胶软管、石英管和滤网。所述密封管为两端开口的直管，一端设置活塞，另一端设置固定件，所述橡胶软管内部贯通，两端开口，一端通过固定件与密封管连接，另一端与石英管连接；所述石英管为两端开口的直管，一端连接橡胶软管，另一端为熔盐取样口；所述滤网设置于所述熔盐取样口处，用于过滤取样时可能取到的金属粉体，确保样品中金属离子浓度不受影响。本发明还提供了所述装置的使用方法，通过在石英管内放置预置金属粒和样品急速冷却的方式，抑制了金属离子歧化反应导致的化学平衡偏移，实现了熔盐中多变价金属离子的准确、快速取样。
一种金属离子提取装置使用方法

[发明专利]一种原位氯化-循环电解制备高纯钛的装置和方法-CN202210924442.X在审
发明人：焦树强;朱骏;罗乙娲;焦汉东 -专利权人：北京科技大学
申请日： 2022-08-01 - 公布日： 2022-10-21 - 主分类号： C25C3/28 文献下载
摘要：本发明提供了一种原位氯化‑循环电解制备高纯钛的装置和方法，属于电解法生产钛领域。装置包括氯化器、分馏器、电解槽和低价钛反应器，能实现在含有单一Ti3+或者Ti2+的熔盐电解质中进行电解；电解时，石墨阳极上产生的Cl2进入氯化器；氯化原料从氯化器顶部喷嘴喷入进行氯化反应，反应所需温度由熔盐电解质辐射热和电解槽余热提供；反应后的气态产物经由分馏器分馏出TiCl4并送入的低价钛反应器内并冒出与过量海绵钛反应；熔盐电解质中的Ti3+或者Ti2+在阴极上一步放电沉积为高纯钛。本发明在一个电解槽内完成氯化和电解的循环，效率更高，节省了能耗，消除了熔盐电解过程中多价态钛离子共存带来的不良影响，提升了效益。
一种原位氯化循环电解制备高纯装置方法

[实用新型]一种熔盐电化学原位拉曼表征装置-CN202123175862.2有效
发明人： 焦汉东;焦树强;宋维力;王明涌;陈浩森;方岱宁 -专利权人：北京理工大学;北京科技大学
申请日： 2021-12-16 - 公布日： 2022-08-02 - 主分类号： G01N27/26 文献下载
摘要：本实用新型提供一种熔盐电化学原位拉曼表征装置，属于电化学冶金技术领域，装置包括：反应壳体，具有第一开口的容纳空间；盖体，盖合在反应壳体上，且盖体上具有第二开口，第二开口与第一开口相对；光学窗口，位于第二开口下方；样品坩埚，位于光学窗口下方，用于盛放电解质样品；加热单元，与样品坩埚连接，用于对电解质样品进行双重加热；电极单元，用于对电解质样品进行电解。通过本实用新型实施例提供的装置可以揭示真实电解环境下、电极界面实时产生的各种物质；能够更加全面检测电极界面产生的各种物质信息；真实、实时、全面的物质检测，有助于人们深入理解电极过程。
一种电化学原位表征装置

[发明专利]一种熔盐电化学多功能原位表征装置及使用方法-CN202110141904.6有效
发明人：焦树强;宋维力;焦汉东;陈浩森 -专利权人：北京科技大学;北京理工大学
申请日： 2021-02-02 - 公布日： 2022-02-25 - 主分类号： G01N27/26 文献下载
摘要：本发明的实施例公开一种熔盐电化学多功能原位表征装置及使用方法，属于高温电化学分析技术领域。该发明装置可同时支持原位拉曼、原位光学和原位同步辐射扫描于一体，可实现包括高温熔体结构解析、电极三维形貌的原位可视化展示以及深入、全面地理解相应的演化过程。该装置具体由真空保温炉体和透明电解槽两部分构成，真空保温炉体通过设计内凹拉曼拐角物镜入口、光学可视化窗口、补光窗口、铝箔透射窗口、透明石英炉膛、两段式加热电阻丝等系统实现上述三种功能；而透明电解槽则是将常规竖式电阻炉的炉管与坩埚统一于一体，并通过加工实现坩埚和炉体底部旋转台的连接，进而实现测试过程中电解槽随着旋转台的转动而转动，并得到电极断层图片。
一种电化学多功能原位表征装置使用方法

[发明专利]一种高温电化学电极原位表征与分析方法-CN202111178306.2在审
发明人： 焦汉东;高阳;焦树强;宋维力;方岱宁 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2021-10-09 - 公布日： 2022-02-01 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种高温电化学电极原位表征与分析方法，包括：在同步辐射光源或X射线适用的特定反应器中置入实验用熔盐电解质，并在惰性气体保护下升温至预定温度；充分预熔所述熔盐电解质至熔融状态后，下放电极至所述熔盐电解质中；保温预定时间后，施加电压或电流进行电解；利用同步辐射光源或X射线多次扫描电极，获取电极在电解过程中不同时间、不同角度的二维断面图片；采用基于卷积神经网络的深度学习图像分割方法对获取的二维断面图片进行增强精度重构；通过COMSOL数值仿真模拟软件对重构的电解过程进行多物理场数值分析。本发明方法能够更加深刻地揭示电化学反应机理，有效指导电化学实验和生产活动。
一种高温电化学电极原位表征分析方法

[发明专利]一种基于CT技术的高温电化学体系电极界面3D形貌表征方法-CN202110141737.5在审
发明人：宋维力;焦树强;焦汉东;陈浩森;曲兆亮 -专利权人：北京理工大学;北京科技大学
申请日： 2021-02-02 - 公布日： 2021-06-15 - 主分类号： G01N23/046 文献下载
摘要：本发明的实施例公开一种基于CT技术的高温电化学体系电极界面3D形貌表征方法，属于电化学过程原位表征技术领域。所述高温电化学体系电极界面3D形貌表征方法是一种将计算机原位断层扫描技术和高温熔盐电解质电解技术相结合的表征方法，具体来说是将电解的数据通过原位CT技术的帮助在原位进行建模分析，获得整个电解过程的电极界面3D形貌，实现对电解过程机理的电极界面3D形貌随时间的演化过程的研究。本发明具有高精度、高亮度、高准直、高效率、非破坏性和实时性等特点。通过该方法，可以记录高温熔盐电解过程中，随电解时间推进，电极表面3D形貌演变的图像信息，从而更加深刻地揭示电化学反应机理。
一种基于 ct 技术高温电化学体系电极界面形貌表征方法

[发明专利]一种基于CT技术的电化学电极三维形貌原位表征方法-CN202110141901.2在审
发明人：焦树强;宋维力;焦汉东;陈浩森;曲兆亮 -专利权人：北京科技大学;北京理工大学
申请日： 2021-02-02 - 公布日： 2021-05-28 - 主分类号： G01N27/26 文献下载
摘要：本发明的实施例公开一种基于CT技术的电化学电极三维形貌原位表征方法，属于电化学过程原位表征技术领域。所述电化学电极三维形貌原位表征方法是一种将计算机原位断层扫描技术和电解技术相结合的表征方法，具体来说是将实验电解质置于定制的反应器内，CT可正常工作；电解过程将电极下放在电解质内，施加一定的电压或电流进行电解；电解的同时，以一定的小角度旋转电解池，同时以X射线扫描被研究电极，得到一系列二维断面图片，通过特定的图像算法处理得到二维断面图还原电解过程的3D效果图,通过对时间轴的控制实现电解过程机理的可控化4D研究。本发明具有高精度、高亮度、高准直、高效率、非破坏性和实时性等特点。
一种基于 ct 技术电化学电极三维形貌原位表征方法

[发明专利]氧化物熔融电解-真空精馏连续制备高纯钛的方法和设备-CN201910547365.9有效
发明人：焦树强;蒲正浩;王明涌;焦汉东 -专利权人：北京科技大学
申请日： 2019-06-24 - 公布日： 2021-02-12 - 主分类号： C25C3/28 文献下载
摘要：本发明涉及一种氧化物熔融电解‑真空精馏连续制备高纯钛的方法和设备，属于电化学冶金和真空冶金领域。工艺步骤如下：在电解炉内添加金属或合金阴极与含钛氧化渣电解质，使用惰性电极或石墨做阳极；在高温条件下进行电解，将电解得到的含钛合金送入精馏炉进行精馏，分离钛与金属或合金阴极；使金属或合金阴极通过蒸发回到电解炉中实现循环。整个操作过程通过控制精馏炉与电解炉实现氧化物熔融电解‑真空精馏连续制备高纯钛。本发明符合绿色冶金要求，利用电化学冶金与真空冶金原理，连续化综合回收冶金二次资源，具有能耗低、操作简单、流程短等优点。
氧化物熔融电解真空精馏连续制备高纯方法设备

[发明专利]一种电解-氯化-电解制备纯钛的装置及方法-CN201811408695.1有效
发明人：焦树强;王哲;焦汉东 -专利权人：北京科技大学
申请日： 2018-11-23 - 公布日： 2021-01-15 - 主分类号： C25C3/02 文献下载
摘要：一种电解‑氯化‑电解制备纯钛的装置及方法，属于电解法生产金属钛领域。第一电解槽以熔融碱金属氯化物、碱土金属氯化物、氯化铝或它们的混合物为电解质，第二电解槽以熔融碱金属氯化物、碱土金属氯化物或它们的混合物为电解质；第一电解槽阳极处产生的Cl2通过导管进入储有TiCxOy或TiCxOyNz原料的氯化反应器中，在200℃～600℃温度下氯化出TiCl4气体；该气体经过导管通入第二电解槽中阴极处，利用TiCl4在第二电解槽中的溶解性，进而电解出高纯钛金属；同时阳极产生的Cl2又循环至第一电解槽氯化反应器中继续参与TiCxOy或TiCxOyNz的氯化。本发明工艺简单，清洁高效；同时可根据需求，精确定制第一电解槽所得副产物，进一步提升经济效益。
一种电解氯化制备装置方法

[发明专利]可溶阳极在熔盐中制备金属铝和四氯化钛的装置及方法-CN201911119676.1有效
发明人： 焦汉东;焦树强;宋维力;陈浩森;方岱宁 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2019-11-15 - 公布日： 2020-12-18 - 主分类号： C25C3/12 文献下载
摘要：本发明提供一种可溶阳极在熔盐中制备金属铝和四氯化钛的装置及方法，属于电化学冶金领域。所述装置包括阴极导电杆、阴极隔离罩、阴极铝出口、电解反应器、阴极液态铝、熔融电解质、阴极不锈钢网、阳极导电杆、阳极隔离罩、阳极TiCl4出口、反应隔离器空气罩、TiCxOy可溶阳极和阳极不锈钢网。所述方法是将氯化物熔盐置于不锈钢反应器中，并在惰性气体保护下加热；待所配电解质熔融之后将装有可溶阳极的阳极不锈钢料框下放至熔融盐中；同时将含有阴极导电杆的阴极隔离罩浸入熔融盐中，保温后电解；阴极所得液态铝金属采用真空抽滤和回收；阳极所得气体通过冷凝得到液态四氯化钛产物和一氧化碳或二氧化碳气体。
可溶阳极熔盐中制备金属氯化装置方法

[发明专利]一种钛铁矿碳热-电解制备钛铁合金的方法-CN201910279908.3有效
发明人：焦树强;王明涌;蒲正浩;焦汉东;朱骏 -专利权人：北京科技大学;北京理工大学
申请日： 2019-04-08 - 公布日： 2020-12-08 - 主分类号： C25C3/28 文献下载
摘要：一种钛铁矿碳热‑电解制备钛铁合金的方法，属于电化学冶金领域。将钛铁矿和还原剂碳按比例均匀混合后置于熔融氧化物电解质中；在电解质中钛铁矿经碳热还原得到铁水；以石墨或惰性电极为阳极，并将石墨棒或惰性金属棒插入铁水中作为阴极，采用恒电位或恒电流方法电解；电解后在阴极铁水上电化学沉积得到钛铁合金产物；待电解质中铁和钛的含量降低至一定的值之后，再次向电解质中添加钛铁矿和还原剂碳的混合物，进行下一次循环；待铁水中钛含量增加到一定的量，或达到所需钛铁合金比例时，通过坩埚底部的出铁口排出液态钛铁合金产物，继续下一次循环。本发明具有流程简短、操作简单、设备要求低，钛铁矿中钛元素回收率高，以及无废渣、废水，绿色、清洁的特点。
一种钛铁矿电解制备铁合金方法

[发明专利]一种低温离子液体中制备三氯化钛粉体的装置及方法-CN201911120547.4有效
发明人： 焦汉东;焦树强;宋维力;陈浩森;方岱宁 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2019-11-15 - 公布日： 2020-11-20 - 主分类号： C01G23/02 文献下载
摘要：本发明提供一种低温离子液体中制备三氯化钛粉体的装置及方法，属于化学化工领域。所述加热搅拌装置上设置有密封反应器，所述密封反应器上设置有Ti金属和TiCl4滴加装置，所述密封反应器内设置有离子液体，所述离子液体的底部中央设置有与所述加热搅拌装置配合的搅拌子，所述离子液体的上部设置有保护气体。所述方法包括离子液体的配制、离子液体中滴加四氯化钛并搅拌使之与钛金属反应制备三氯化钛、采用真空抽滤去除离子液体并获得三氯化钛粉体、在二氧化碳或惰性气体保护下真空干燥以获得纯净的三氯化钛粉体、收集并封装三氯化钛粉体。本发明的提出为高纯度三氯化钛粉末的低温、低成本、绿色清洁制备提供重要方法。
一种低温离子液体制备氯化钛粉体装置方法

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