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离子液体的微波合成及铝、铝锌合金的电沉积应用

作　者: 葛志伟
导　师: 于先进；张丽鹏
学　校: 山东理工大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 离子液体微波合成电沉积铝铝锌合金
分类号: TQ153
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

离子液体是基于绿色化学和高效能源利用提出的,氯铝酸离子液体中有关铝及合金的研究较早,但是氯铝酸离子液体的常规制备往往需要大量的反应时间,而且需要大量的溶剂才能得到较高的产率,需要探寻一种新型高效的氯铝酸离子液体的合成方法。尽管氯铝酸离子液体中沉积出了铝及多种合金,但对铝及合金在氯铝酸离子液体中的电沉积机理研究仍不充分,双电层结构、阴阳极反应动力学仍不清楚,制备高质量沉积铝及合金仍需要对其影响因素做进一步的分析探讨。本文采用新型微波合成方法制备溴代氯铝酸离子液体,测试其物理化学性能,结果表明氯铝酸离子液体的新型微波合成解决了普通微波反应溶剂过热问题,与传统合成方法相比缩短了反应时间,提高了产品品质。溴代氯铝酸离子液体的各项性能取决于氯化铝(AlCl3)与中间体([EMIM]Br)的摩尔比,酸性溴代氯铝酸离子液体除其电化学窗口、电导率稍微低于中性溴代氯铝酸离子液体之外,其余各项物理化学性能优越,为其在铝及合金电沉积制备方向的应用提供了可能。2AlCl3/[EMIM]Br (AlCl3/[EMIM]Br的摩尔比为2：1)离子液体作为电解质应用于铝的电沉积,通过测定循环伏安曲线、交流阻抗谱、计时电流曲线以及极化曲线探讨铝的电沉积机理。室温下在铜、铝、碳钢基体上进行铝的电沉积实验,沉积层形貌、结构特性以及耐蚀性能分别用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学测试方法等进行表征。结果表明溴代氯铝酸离子液体中铝的电沉积为准可逆的动力学行为,双电层结构中存在弥散效应,沉积过程非单纯的扩散控制而是复杂动力学限制步骤,铝沉积的时间-电流暂态曲线主要包括三个区域分别对应着三种不同的极化方式,同时也对应着铝的结晶成核及长大的不同阶段,铝在铜基体上结晶成核符合三维瞬时成核模型；铝沉积层大致分为三种典型形貌,对各种形貌产生的原因及各项特征进行分析。2AlCl3/[EMIM]Br直接溶解ZnCl2进行铝锌合金的共电沉积实验研究。循环伏安分析铝锌共沉积机理,XRD分析电解液组成对合金结构性能的影响,SEM和X射线能谱仪(EDS)分析沉积电压对合金组成的影响。结果表明铜基体上铝锌的沉积有明显的两个峰,纯锌的沉积电位约为-0.42 V(v.A1),铝锌共沉积电位约为-0.63 V；ZnCl2/AlCl3/[EMIM]Br的不同组成对合金相结构有较大影响,随着电解液中锌含量的增加,合金相的衍射峰相比于纯铝的衍射峰有更明显的偏移,合金相衍射峰强度相应减小并不断宽化；沉积电位明显影响着合金相的组成,随着过电位的增加合金相中铝含量相应增加,而锌含量却相应减少。

离子液体的微波合成及铝、铝锌合金的电沉积应用

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