离子液体中电沉积制备钴纳米线阵列

Porous anodic alumina (PAA) was used as a template to prepare Co nanowires array from 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride ionic liquid by direct current method. The surface morphology of porous anodic alumina template was observed by field emission-scanning tunneling microscopy (FE-SEM) before and after the electrodeposition of Co nanowires. The electrodeposition of Co nanowires was characterized by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray powder diffraction (XRD). TEM results indicate that the Co nanowire surface is coarse and porous when aqueous solution was used as electrolyte， and the Co nanowire deposited from the ionic liquid is uniform and smooth. XRD results show that the electrodeposition of Co is a mixture of crystal and microcrystal phase.     

添加剂对离子液体中电沉积金属钴的影响

在含有氯化钴的室温离子液体氯化1-甲基-3-乙基咪唑(EMIC)和乙二醇(EG)体系中,采用扫描电子显微镜(FE-SEM）、阴极极化曲线、循环伏安及X射线衍射等方法研究了添加剂对电沉积金属钴的影响。结果表明,在EMIC-EG-CoCl₂熔盐中加入丁炔二醇能够有效地改善钴镀层的外观质量,丁炔二醇的加入量在0.3～0.7 g·L^-1范围内,能够得到银灰色、具有金属光泽的良好镀层。从FE-SEM照片可以看出,在EMIC-EG-CoCl₂熔盐中加入丁炔二醇后,使金属钴的结晶变得更加细致;阴极极化曲线表明,丁炔二醇的加入不仅增大了阴极极化,而且还消除了钴的欠电势沉积;循环伏安测试证明,添加剂的加入对阴极沉积过程有阻化作用;XRD分析证实,丁炔二醇的加入使金属钴的衍射峰变宽,晶粒尺寸为纳米级。     

离子液体中钴的电沉积行为

在含有氯化钴的室温离子液体氯化1-甲基-3-乙基咪唑(EMIC)和乙二醇(EG)体系中研究了金属钴的电沉积. 循环伏安法测试表明, 在EMIC-CoCl2熔盐中, 乙二醇的加入促进了EMIC的解离, 从而使氧化还原电流增大, 在EMIC-CoCl2-EG体系中钴的电沉积是受扩散控制的非可逆电极过程, 在该电解液体系中, Co(II)在Pt电极上的传递系数α为0.30, 扩散系数D0为4.16×10^-6 cm·s^-1; 计时电流法研究表明, 钴在铂电极上的电结晶过程符合三维连续成核的生长机理; 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察镀层的微观形貌显示, 金属钴的结晶细小. XRD分析证实, 镀层为纯钴, 沉积的钴是晶态和微晶态的混合物, 并且晶粒尺寸为纳米级.     

共晶基离子液体的钴电化学沉积

通过恒电流和恒电位方法,研究了不同温度下脲-氯化胆硷（氯仿）基或乙二醇-氯化胆硷（氯仿）基离子液体中氯化钴溶液在铜和钢阴极上的钴电化学沉积行为. 采用扫描电子显微镜和X射线衍射技术,考察了不同试验条件对钴电沉积行为及钴沉积层形貌的影响. 结果表明,当沉积电位达到-0.8 V和沉积电流密度达到-6.0 A·m^-2时,温度范围从30 °C到90 °C,添加0.05 mol·L^-1的五氧化二磷,可以从脲基和乙二醇基离子液体中沉积得到光滑、发亮和良好结合力的金属光泽钴层. 电化学沉积钴的阴极电流效率达到98%.     

离子液体AlCl3/Et3NHCl中电沉积法制备金属铝

在AlCl3/Et3NHCl型离子液体中铝电极上通过恒电位电解沉积制备出金属铝. 测定了不同摩尔比的AlCl3/Et3NHCl离子液体在不同温度下的电导率, 考察了离子液体AlCl3/Et3NHCl摩尔比为2/1中Al电极上铝沉积的晶核成核过程, 以及恒电位电解沉积铝的工艺条件对电流效率和沉积铝表面形貌的影响. 结果表明, 不同比例AlCl3/Et3NHCl离子液体的电导率随温度升高而升高, 符合Arrhenius规律; 在Al电极上铝沉积的成核机理为三维瞬时成核过程; 恒电位电解沉积结果表明, 室温下在电位-2.4 V(vs Pt)和电解时间20 min条件下, 沉积铝的表面形貌比较平整致密,电流效率达73%, 沉积铝的纯度达96%(w).     

离子液体电沉积

离子液体具有电化学窗口宽,热稳定性良好和结构性能可调等独特的物理化学性质,是一种有着广阔应用前景的电沉积介质.本文介绍了离子液体电沉积的发展历程、典型的离子液体电沉积体系结构组成及其中的重要科学问题,并综述了近15年来离子液体电沉积的研究进展.本文详细介绍了五种不同类型离子液体中金属/合金的电沉积过程,包括卤素金属酸盐型离子液体、空气和水稳定型离子液体、低共熔溶剂、含金属阳离子型离子液体和质子型离子液体,并且系统概述了调节因素如沉积条件(电流密度、沉积模式、沉积时间、温度)和电解质成分(阴离子、阳离子、金属盐、添加剂、水分)对于沉积物形貌、组成、微观结构和性质的影响规律.之后,重点介绍了离子液体在半导体电沉积中的研究进展.最后,指出了目前离子液体电沉积在基础理论和技术研究中面临的挑战,并展望了其未来在电子信息领域的发展前景.     

离子液体在电沉积铝及铝合金中的应用

离子液体具有不挥发、不燃烧、热稳定性高、电化学窗口宽等特点,被认为是一种满足可持续发展和绿色化学需求的溶剂介质,因其在室温下可以电沉积出多种活泼金属及合金而备受关注。本文系统地介绍了近年来离子液体在电沉积铝及铝合金中的应用进展,分类概括了用于电沉积铝及铝合金的离子液体类型;综述了电沉积机理;对不同形貌的金属铝以及二元、三元铝合金的电沉积技术进行了详细的阐述;最后探讨了当前离子液体在电沉积铝及铝合金理论与技术研究中存在的问题,并对其发展方向进行了展望。     

二甲基甲酰胺中电沉积制备钐钴合金

稀土;恒电位电沉积;柠檬酸;二甲基甲酰胺中电沉积制备钐钴合金     

从2AlCl3/Et3NHCl离子液体中电沉积制备Ni 和Ni-Al 合金

在含Ni2+的2AlCl3/Et3NHCl离子液体中的铜电极上通过恒电位电沉积制备出金属Ni和Ni-Al合金.采用循环伏安和计时电流方法,揭示铜电极上沉积金属Ni的成核机理,研究了电沉积Ni-Al合金的机理,以及恒电位沉积Ni-Al合金工艺条件对沉积Ni-Al合金表面形貌和电流效率的影响.结果表明:在铜电极上电沉积金属Ni的成核机理为受扩散控制的三维瞬时成核过程.在电量≥3.0 C时,电沉积Ni-Al合金的组成基本不再变化.Ni-Al合金的电沉积机理为,Ni的电沉积受扩散控制,同时进行Al的欠电位沉积,在Ni-Al合金电沉积过程中某些Ni-Al合金相的沉积可能受动力学限制而使Ni-Al合金的组成偏离热力学预测结果.在电沉积Ni-Al合金的沉积电流小且平稳,电沉积速率慢条件下,Ni-Al合金表面形貌致密均一,反之就会出现瘤节.电沉积Ni-Al合金的电流效率＞90％.电沉积物的组成接近于Ni3Al合金.     

离子液体在电化学中的应用

离子液体作为绿色替代溶剂在电化学中的应用涉及电解、电镀、电催化、电池和电容技术等 ,在全球环境问题日益严峻的今天 ,电化学及其技术将显示重要作用。本文就离子液体这一新型的反应介质及其在电化学中的应用和研究进展加以阐述     

一种可高温运行的离子液体电解质燃料电池

本文采用N-甲基咪唑为原料通过溴盐的中间步骤合成了1-乙基-3甲基咪唑磷酸二氢盐([Emim]H₂PO₄)离子液体。首先利用元素分析和核磁共振确定了其组成,并测量了该离子液体的粘度和电导性能,然后使用多孔的聚偏氟乙烯作为支撑制备了离子液体电解质复合膜,120 ℃时通过交流阻抗测得其电导率为2.7×10^-2 S·cm^-1。最后将该复合膜组装在单电池中测试了不同温度下的性能,常压下120 ℃时可获得0.85 mW·cm^-2的功率密度,结果表明该复合膜的质子传导可以完全不依赖水,从而能够实现高温操作。     

镁合金于离子液体中电镀铝之研究

本研究利用AlCl3-EMIC离子液体在AZ91D镁合金表面电镀铝金属,探讨离子液体组成及电流密度对电镀层性质的影响.研究结果显示铝金属可以成功地电镀于AZ91D镁合金表面上.在-0.2 V的电位下,在60 m/o AlCl3离子液体中可以获得较佳的电镀铝层.另外,在低定电流密度下进行电镀,电流效率较佳,镀层较厚.于3.5%NaCl(by mass)溶液中,铝金属镀层可以大幅提升镁合金之开路电位,并使其表面活性下降.电化学交流阻抗频谱分析显示,镁合金裸材于3.5%NaCl(by mass)水溶液中之极化阻抗值约为470~510Ω.cm2,镀铝之镁合金极化阻抗值则可提升至5200Ω.cm2.极化曲线则显示,镀铝之镁合金可以被钝化,其钝化电流密度低至5×10-5A/cm2.     

室温离子液体增塑的纳米复合聚合物电解质研究

在室温离子液体N-乙基-N'-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMIBF₄)增塑的凝胶聚合物电解质中加入氧化铝纳米粒子, 制备了一种纳米复合聚合物电解质(nanocomposite polymer electrolyte, NCPE). 通过示差扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、电化学阻抗谱(EIS)等手段对其进行了表征. 结果显示, 随着氧化铝纳米粒子含量的增加, NCPE的结晶度降低, 离子导电率升高. 但是, 纳米粒子的加入量过大时反而引起NCPE的离子导电率降低. 当纳米粒子填充量为w＝10%时, NCPE具有最高的室温离子导电率1.25×10^－3 S•cm^－1.     

在离子液体[BMIm][BF4]中电沉积光亮金镀层

在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[BMIm][BF₄]）中以HAuCl₄·3H₂O为主盐、通过添加5,5-二甲基乙内酰脲（DMH）和胞嘧啶可得到色泽光亮、厚度达1.5 μm的金镀层,沉积过程中阴极电流效率可达到100%。SEM和XRD测试结果表明,DMH和胞嘧啶具有细化晶粒、平整镀层的作用。电化学测试结果表明,DMH可分别与Au³⁺、Au⁺形成配合物[Au（DMH）₄]^-、[Au（DMH）₂]^-,抑制了还原过程的表面转化步骤,从而增加了阴极极化,起到光亮镀层、细化晶粒的作用;胞嘧啶可在金核表面吸附,从而可以进一步光亮镀层、细化晶粒,与DMH有协同作用。循环伏安测试研究了镀液的电化学行为,研究表明在此体系中Au³⁺的还原为两步还原过程,分别为Au³⁺→ Au⁺和Au⁺→ Au。此外DMH和胞嘧啶的添加不会带来副反应。     

Electrodeposition in Ionic Liquids

Due to their attractive physico‐chemical properties, ionic liquids (ILs) are increasingly used as deposition electrolytes. This review summarizes recent advances in electrodeposition in ILs and focuses on its similarities and differences with that in aqueous solutions. The electrodeposition in ILs is divided into direct and template‐assisted deposition. We detail the direct deposition of metals, alloys and semiconductors in five types of ILs, including halometallate ILs, air‐ and water‐stable ILs, deep eutectic solvents (DESs), ILs with metal‐containing cations, and protic ILs. Template‐assisted deposition of nanostructures and macroporous structures in ILs is also presented. The effects of modulating factors such as deposition conditions (current density, current density mode, deposition time, temperature) and electrolyte components (cation, anion, metal salts, additives, water content) on the morphology, compositions, microstructures and properties of the prepared materials are highlighted.     

Cobalt(II) Complexes of Nitrile‐Functionalized Ionic Liquids

A series of nitrile‐functionalized ionic liquids were found to exhibit temperature‐dependent miscibility (thermomorphism) with the lower alcohols. Their coordinating abilities toward cobalt(II) ions were investigated through the dissolution process of cobalt(II) bis(trifluoromethylsulfonyl)imide and were found to depend on the donor abilities of the nitrile group. The crystal structures of the cobalt(II) solvates [Co(C₁C_1CNPyr)₂(Tf₂N)₄] and [Co(C₁C_2CNPyr)₆][Tf₂N]₈, which were isolated from ionic‐liquid solutions, gave an insight into the coordination chemistry of functionalized ionic liquids. Smooth layers of cobalt metal could be obtained by electrodeposition of the cobalt‐containing ionic liquids.