近日，以郑州大学梁学民教授、安徽工业大学肖赛君副教授为通讯作者，在国际TOP期刊《ACS Nano》发表了题为“Full-Density TiB2 Cathodes for Energy-Efficient Aluminum Electrolysis via Oriented Assembly in Molten Salts”的研究成果。提出并系统验证了一种基于高温熔盐介质中TiB2纳米颗粒“原位合成+定向附着”机制的新型构筑方法，成功制备了无碳电解铝用全致密TiB2涂层阴极，标志着我国在低电耗无碳电解铝基础研究领域取得重要进展。
铝是重要的基础原材料，是关系国计民生和国民经济发展的战略资源，铝产业是我国第一大有色金属产业。然而，传统Hall-Héroult电解工艺能耗高、碳排放强度大，是典型的高耗能、高排放冶金过程。长期以来，受到阴极基础材料制备瓶颈的制约，开发可润湿、耐腐蚀、长寿命的TiB2阴极，被认为是实现低极距、低电压和实现无碳电解铝低能耗技术的核心难题之一。
为攻克这一难题，郑州大学梁学民教授团队联合安徽工业大学、郑州轻冶科技股份有限公司组成“无碳电解铝”研究小组，经过近五年努力，首次在阴极基底上原位生成厚度达数百微米的致密TiB2涂层，解决了传统TiB2电沉积工艺枝晶生长与结构疏松的问题，涂层结构高度致密，氧含量极低（≤90ppm），耐铝液磨损性能极佳，在铝电解工况下表现出优异的结构稳定性与抗侵蚀能力，大幅降低了开裂与氧化侵蚀风险。
研究人员预计，应用该阴极技术铝电解槽极距最大可由4-6 cm缩短至2cm，理论上吨铝电耗可降低约2384kWh，减少CO2排放约1.11 t(t-Al)-1。该项研究成果不仅为现有工业电解槽的节能改造提供了现实路径，也为新型导流型电解槽、无碳电解铝技术的发展奠定了关键材料基础。
《ACS Nano》期刊由美国American Chemical Society主办，是国际纳米科学与材料领域最具影响力的顶级期刊之一，长期位居材料与纳米科技类期刊前列，在全球学术界具有极高的学术声誉与影响力。论文在该期刊上成功发表，体现了国际同行对该项研究的理论创新和应用价值的高度认可。
来源：轻冶科技
