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《铝在1-氢-3-甲基咪唑氯铝酸盐中低温电沉积》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、doi:10.3969/j.issn.1007-7545.2015.11.012铝在1-氢-3-甲基咪唑氯铝酸盐中的低温电沉积郑勇,郑永军,吕会超,田大勇,刘寅寅(安阳工学院化学与环境工程学院,河南安阳455000)摘要:合成了Lewis酸性1-氢-3-甲基咪唑氯铝酸型离子液体,并首次将其应用于铝的低温电沉积反应中。在不同条件下,通过循环伏安、计时电位和计时电流法对电沉积过程进行了研究,并对得到的铝沉积物进行了表征。结果表明,成核密度和晶粒生长速度对铝的沉积结构影响很大。铝的晶型取向主要取决于温度和电流密度。在5~15mA/cm2和313.2~343.2K的条件下可以获得平整
2、、致密和附着力较好的铝沉积层。另外,电沉积的效率和铝的纯度也得到了明显改善。关键词:铝;离子液体;电沉积;低温中图分类号:O646.5;TQ150.1文献标志码:A文章编号:1007-7545(2015)11-0000-00Low-temperatureElectrodepositionofAluminumin1-Hydrogen-3-methylimidazoliumChloroaluminateZHENGYong,ZHENGYong-jun,LUHui-chao,TIANDa-yong,LIUYin-yin(DepartmentofChemicalandEnvironme
3、ntalEngineering,AnyangInstituteofTechnology,Anyang455000,Henan,China)Abstract:Lewisacidic1-hydrogen-3-methylimidazoliumchloroaluminateionicliquidwassynthesizedandappliedtoelectrodepositealuminumatlowtemperature.Electrodepositionprocessunderdifferentexperimentalconditionswasinvestigatedbycyc
4、licvoltammetry,chronopotentiometryandchronoamperometry.Themorphologyofdepositswascharacterized.Theresultsshowthatnucleationdensityandgraingrowthrateexertbiginfluenceonstructureofaluminum.Orientationofaluminumgraindependsontemperatureandcurrentdensity.Smooth,denseandwelladherentaluminumcoati
5、ngsareobtainedoncoppersubstratesat5~15mA/cm2and313.2~343.2K.Moreover,depositionefficiencyandaluminumpurityaresignificantlyimproved.Keywords:aluminum;ionicliquids;electrodeposition;lowtemperature制备铝镀层的传统工艺主要包括热喷涂、热浸、气相沉积、溅射沉积和电沉积等[1-2]。在这些方法中,电沉积法具有更多的优点,如较低的能耗、较高的反应效率、温和的反应条件和铝结构的良好可调性[3]。然
6、而,因为较高的反应温度(高于铝的熔点),传统的霍尔—埃鲁法并不适用于铝的电沉积。同时,Al/Al(III)较负的还原电位也决定了铝不能从其水溶液中电沉积析出。因此,有必要寻找更为合适的电解质。离子液体是一种新型低温熔融盐,完全由有机阳离子和有机/无机阴离子构成,独特的结构特点使其具备了良好的物理化学性质。研究表明,离子液体在铝的低温电沉积方面有着良好的应用前景,可以克服传统电解质的种种不足[4-5]。其中应用最多的体系为氯铝酸型离子液体,是通过将一定量的有机氯盐和无水氯化铝进行混合后制备而成[6-7]。近年来,虽然相关工作取得了阶段性进展,然而仍需要进一步简化操作、降低成本,
7、并优化体系的性能与反应条件。本文合成并表征了Lewis酸性的1-氢-3-甲基咪唑氯铝酸离子液体([H1mim]Cl/AlCl3),并首次将其应用于上述研究,通过电化学方法对铝的电沉积反应进行了测定。同时,考察了温度和电流密度对沉积物的形貌、晶型和纯度的影响,并从晶体成核生长的角度对结果进行分析,获得反应的最佳条件。1试验1.1试验原料所有试剂均为分析纯;N-甲基咪唑、乙腈和丙酮在使用前通过蒸馏进行提纯;使用前,铝片(99.95%),铝线(99.99%)、铜片(99.95%)和铂电极分别经过砂纸打磨、丙酮
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