咪唑類離子液體合成及其電沉積的應(yīng)用.pdf

1、離子液體具備較寬電化學(xué)窗口、熱穩(wěn)定性、綠色可回收性以及催化性等優(yōu)良的化學(xué)性質(zhì)，作為電解質(zhì)電沉積諸如W、Al、Ti等金屬成為研究的熱點(diǎn)之一，非質(zhì)子型的離子液體，可以作為電沉積鋁或者鋁錳合金的一種優(yōu)良電解質(zhì)。本文在離子液體的合成、電化學(xué)性質(zhì)以及作為電解質(zhì)沉積Al及Al-Mn合金等方面進(jìn)行初步的研究，主要的研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.采用不同的合成方法—常規(guī)回流法和微波法考察[EMIM]Br離子液體的產(chǎn)率，微波合成[EMIM]Br的產(chǎn)率較高

2、，1000 s反應(yīng)時(shí)間的產(chǎn)率即可達(dá)到94.2％；用DFT B3LYP量子化學(xué)方法探討反應(yīng)機(jī)理，離子液體的合成反應(yīng)遵循SN2反應(yīng)機(jī)理；用紫外光譜和紅外光譜譜圖表征[EMIM]Br和AlCl3/[EMIM]Br離子液體的結(jié)構(gòu)，紫外光譜表明咪唑環(huán)結(jié)構(gòu)以及氯鋁酸離子液體的電子躍遷類型，紅外光譜的吸收譜帶表明離子液體的相應(yīng)結(jié)構(gòu)；測(cè)定AlCl3/[EMIM]Br離子液體的密度，密度隨溫度的升高而降低。
　　2.用三電極體系測(cè)定[EMIM]Br

3、、[EMIM]OH、[EMIM]PF6、[EMIM]BF4、[EMIM]HSO4五種不同離子液體的電化學(xué)窗口，而離子液體的路易斯酸堿性會(huì)影響其電化學(xué)窗口；用鋁參比電極測(cè)定2AlCl3/[EMIM]Br的開路電位，由能斯特方程分析得出2AlCl3/[EMIM]Br離子液體中鋁的還原過(guò)程為三電子轉(zhuǎn)移過(guò)程；測(cè)定2AlCl3/[EMIM]Br的電導(dǎo)率，電導(dǎo)率隨著溫度的升高而增大，服從阿侖尼烏斯公式。
　　3.探討鋁在2AlCl3/[EMI

4、M]Br和[BMIM]HSO4的成核過(guò)程，循環(huán)伏安曲線表明2AlCl3/[EMIM]Br離子液體中Al/Al(III)電化學(xué)反應(yīng)準(zhǔn)可逆，室溫下在Al2O3-[BMIM]HSO4體系中，-255 mV發(fā)生Al的欠電位沉積，-590 mV發(fā)生Al的體相沉積；計(jì)時(shí)安培電流曲線表明Al(III)傳質(zhì)為擴(kuò)散控制過(guò)程；成核模型分析表明2AlCl3/[EMIM]Br離子液體中鋁是按照半球形擴(kuò)散控制的三維瞬時(shí)成核。
　　4.用恒電流方法在2AlC

5、l3/[EMIM]Br和[BMIM]HSO4中沉積Al及Al-Mn合金，考察電流密度對(duì)電流效率、沉積層粗糙度及沉積層晶粒形貌的影響，由SEM和EDS譜圖分析沉積層的晶粒形貌與成分，結(jié)果表明：在2AlCl3/[EMIM]Br離子液體中電流密度40 mA/cm2時(shí)，沉積鋁的電流效率到達(dá)最大值83%，沉積層的電容值最小，晶粒致密；在2AlCl3/[EMIM]Br離子液體中電流密度40 mA/cm2時(shí)，合金沉積層晶粒緊湊致密、均勻；[BMIM]