離子液體中電沉積鋁及其電結(jié)晶機(jī)理研究.pdf

1、工業(yè)電解鋁采用高溫熔鹽體系制備，其缺點(diǎn)是高能耗和高污染。離子液體中電沉積鋁可在室溫下獲得鋁鍍層，且鍍液無污染，因而成為研究熱點(diǎn)。本文在離子液體氯化1-丁基-3-甲基咪唑-無水氯化鋁（[BMIM]Cl-AlCl3）體系中，采用直流電沉積及恒電流脈沖沉積法在紫銅基體上獲得鋁鍍層。通過正交試驗(yàn)確定了離子液體中電沉積鋁的最佳工藝。采用掃描電子顯微鏡（SEM）和X射線衍射儀（XRD）對(duì)鍍層的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測試；并采用X射線光電子能譜（XPS）和

2、熱重分析（TGA）對(duì)獲得鍍層的元素組成和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。
　　離子液體[BMIM]Cl-AlCl3中電沉積鋁的最佳工藝條件為：[BMIM]Cl與AlCl3的摩爾比為1:2，電流密度20-25mA/cm2，鍍液溫度為50-55℃，添加劑的含量為5mL/L。SEM測試表明，最佳工藝下電沉積獲得的鋁鍍層均勻致密，表面顆粒細(xì)??；XRD測試結(jié)果表明，獲得的鋁鍍層為面心立方結(jié)構(gòu)，平均晶粒尺寸約55 nm。能譜分析和XPS分析表明，鋁鍍層在

3、空氣中易氧化，鍍層表面鋁質(zhì)量百分含量為84.12％，氧質(zhì)量百分含量為15.88%。
　　研究了離子液體[BMIM]Cl-AlCl3中，鋁在銅電極上的電結(jié)晶成核機(jī)理。計(jì)時(shí)電流法研究結(jié)果表明，鋁在銅電極上的沉積符合電化學(xué)極化控制的三維瞬時(shí)成核機(jī)理。
　　采用恒電流脈沖法研究了離子液體中鋁在銅基體上的電沉積。研究了不同占空比、循環(huán)周期和脈沖寬度對(duì)鍍層形貌的影響。結(jié)果表明，占空比、循環(huán)周期和脈沖寬度對(duì)鍍層的表面形貌存在明顯影響。占空