Благодаря использованию электрохимических экспериментов и квантово-химических расчетов исследователи из Апатитов смогли лучше понять механизм процесса переноса электрона в расплавленных солях. Систематические исследования этих процессов позволят существенно продвинуться на пути понимания закономерностей, определяющих механизм и кинетику электродных процессов в расплавленных солях, а значит разобраться в электрохимических свойствах титана и найти оптимальные условия для его получения и рафинирования из расплавов солей.

Титан – очень распространенный в природе элемент. Он замыкает «могучую девятку» самых распространенных элементов, составляющих 99,9 процентов массы всей земной оболочки. Его уникальные свойства известны давно, однако применить их до сих пор получается не в полной мере. Почему?

Сначала перечислим три главных конкурентных преимущества титана перед другими металлами.

Во-первых, он обладает высокой удельной прочностью (этот коэффициент показывает, насколько прочной будет конструкция из того или иного материала при одной массе).

Во-вторых, из всех металлов он наиболее биосовместим, что делает его идеальным выбором для биомедицинских имплантатов.

В-третьих, его коррозионная стойкость уступает только ниобию, танталу, цирконию и молибдену – и это еще один плюс для использования в медицине, а также повод выбрать титан для морского применения.

Словом, для замены стали титан мог бы стать идеальным конструкционным металлом. Но что этому мешает?

Есть одно важное препятствие: высокая себестоимость получения металлического титана. В основном это связано с тем, что соединения титана весьма прочны и стойки к химическим воздействиям, поэтому выделить чистый титан привычными металлургическими методами крайне сложно. При этом тот самый чистый титан очень быстро и бурно реагирует с элементами окружающей среды (азотом, водородом, кислородом и углеродом), образуя устойчивые соединения и теряя все свои уникальные преимущества. Впервые в чистом виде его смогли получить только в 1940-х годах в количестве всего 40 килограммов, а промышленное производство наладили в конце 1950-х.

Пионером в изучении способов получения и применения металлического титана было Горное управление США. Разработанные в этой организации методы долгое время применялись во всем мире, однако стоимость получаемого вещества была баснословно высокой. С тех пор появились новые пути получения титана, но поиски действительно оптимального с точки зрения стоимости и сложности пути еще не закончены.

Один из перспективных методов получения титана – это прямое восстановление TiO₂ в расплаве солей. Затем необходимо очистить титан от различных примесей, например, с помощью его электрорафинирования в солевых расплавах. Эта методика пока не отлажена, и для оптимизации процесса электролитического рафинирования титана необходима полная информация о транспортных и кинетических свойствах его комплексов в различных расплавах солей. В связи с этим важно исследовать электрохимическое поведение комплексов титана.