本文選題：離子液體 + 電沉積　； 參考：《沈陽師范大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：鋁是國民經(jīng)濟中重要的基礎(chǔ)金屬原料,目前電解鋁行業(yè)存在著生產(chǎn)溫度高、能耗大和排放有污染等問題。離子液體作為一種新型的低溫電解質(zhì),在金屬電沉積領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。但以純的離子液體為電解質(zhì)無法兼顧均鍍能力和沉積層的平整性,沉積層表面容易形成枝晶。利用脈沖電沉積作為離子液體電沉積的新方法也缺少系統(tǒng)性的研究。甲基三乙基氯化銨(N2221)/Al C l3、1-乙酸乙酯基-3-甲基-咪唑/Al C l3離子液體作為電解質(zhì),還沒有詳細報道。本文從上述背景出發(fā),系統(tǒng)研究添加劑、電沉積實驗方法、電解質(zhì)體系對離子液體電沉積鋁微觀形貌的影響,論文主要研究內(nèi)容如下:1.以[Emim]C l/Al C l3(33.3/66.7mol%)離子液體為電解質(zhì),選取了丙酮、乙酰胺、乙酸、乙酸甲酯、氨基甲酸甲酯五種含有羰基官能團的有機物作為離子液體電沉積鋁的添加劑,考察其對電沉積鋁的影響。通過CV、SEM、XRD、UV-Vis、NMR等分析,進一步系統(tǒng)研究了添加劑的濃度、電流密度對Al沉積層形貌、晶面取向及沉積機理的影響。結(jié)果表明:氨基甲酸甲酯是一種性能優(yōu)異、無毒且價廉易得的整平添加劑,45mmol/L氨基甲酸甲酯的加入明顯改善Al產(chǎn)品的光亮度,得到細致均勻且鏡面光亮的Al沉積層。氨基甲酸甲酯為添加劑時,在電解液體系中沒有形成新的金屬絡(luò)合離子,不影響電解液中活性鋁離子結(jié)構(gòu);其羰基碳原子為正電中心在陰極表面吸附,對Al的電沉積過程產(chǎn)生抑制進而獲得整平和光亮效果。同時,選擇一系列含有S=O鍵的有機物,作為離子液體電沉積鋁的添加劑,對比分析其與吸附類添加劑的不同機理。研究發(fā)現(xiàn):二甲基砜作為離子液體電沉積鋁的添加劑時,二甲基砜與Al Cl3絡(luò)合形成新的Al(DMSO2)33+金屬絡(luò)合離子。這種絡(luò)合離子沒有使Al沉積層表面變得平滑光亮,反而使沉積層表面更加粗糙,更容易形成枝晶。2.盡管離子液體電沉積鋁使用脈沖電沉積的方法具有著潛在優(yōu)勢,但是并沒有文獻報道脈沖極化過程的本質(zhì),系統(tǒng)的研究電沉積鋁過程及形貌變化。所以本文以恒電流法、恒電位法、脈沖電流法、脈沖電位法,分析不同時間、電流密度、電壓、電荷量下電沉積鋁過程及形貌,嘗試找出其沉積形貌規(guī)律,及其沉積過程機理。3.測定并討論了N2221/Al C l3、1-乙酸乙酯基-3-甲基-咪唑/Al Cl3等氯鋁酸離子液體的電化學(xué)性能,通過循環(huán)伏安、SEM、XRD等方法重點研究了不同溫度、電流密度和不同電壓下鋁在陰極的沉積過程,同時考察了鋁的形貌、晶體結(jié)構(gòu)等宏觀性質(zhì),篩選出最佳的電沉積鋁實驗參數(shù),并系統(tǒng)分析其原理。
[Abstract]:Aluminum is an important basic metal material in the national economy. At present, the electrolytic aluminum industry has many problems, such as high production temperature, high energy consumption and pollution. As a new low temperature electrolyte, ionic liquid has a broad application prospect in the field of metal electrodeposition. However, using pure ionic liquid as electrolyte can not take into account the uniform plating ability and the smoothness of the deposit layer, and the dendrite is easy to be formed on the surface of the deposit layer. The use of pulse electrodeposition as a new method of ionic liquid electrodeposition is also lack of systematic research. The ionic liquid of methyl triethylammonium chloride N 2221 / Al Cl 3H 1acetate ethyl ester group -3-methyl-imidazole group as electrolyte has not been reported in detail. Based on the above background, the effects of additives, electrodeposition methods and electrolyte system on the micromorphology of aluminum electrodeposition in ionic liquids are studied systematically. The main contents of this paper are as follows: 1. Using [Emim] C l/Al C3 / 66.7 mol liquid as electrolyte, five organic compounds containing carbonyl functional groups, acetone, acetamide, methyl acetate and methyl carbamate, were selected as additives for electrodeposition of aluminum in ionic liquids. Its effect on electrodeposition of aluminum was investigated. The effects of additive concentration and current density on the morphology, crystal orientation and deposition mechanism of Al deposits were further studied by UV-VisNMR analysis. The results show that methyl carbamate is a kind of excellent leveling additive with excellent performance, nontoxic and cheap, and the addition of methyl carbamate 45 mmol / L can obviously improve the luminance of Al products and obtain a fine and uniform Al deposit layer with bright mirror surface. When methyl carbamate is used as additive, no new metal complex ion is formed in electrolyte system, which does not affect the structure of active aluminum ion in electrolyte, and its carbonyl carbon atom is adsorbed on cathode surface at the center of positive charge. The electrodeposition process of Al was inhibited and the leveling and luminous effect was obtained. At the same time, a series of organic compounds containing Schio bond were selected as additives for electrodeposition of aluminum in ionic liquids, and their different mechanisms were compared with those of adsorbed additives. It is found that when dimethyl sulfone is used as additive for electrodeposition of aluminum in ionic liquids, dimethyl sulfone complexes with Al Cl3 to form new Al(DMSO2)33 metal complex ions. This complex ion does not make the surface of Al deposit smooth and bright, on the contrary, it makes the surface of the deposit more rough and easy to form dendrite. 2. Although the method of pulse electrodeposition of aluminum by ionic liquid has potential advantages, there is no report on the nature of pulse polarization process, and the process and morphology of aluminum electrodeposition are systematically studied. In this paper, the electrodeposition process and morphology of aluminum under different time, current density, voltage and charge are analyzed by means of constant current method, constant potential method, pulse current method and pulse potential method. The electrochemical properties of ionic liquids such as N2221/Al Cl _ 3C _ 3N _ 1-acetate _ 3-methyl-imidazole / Al _ Cl3 were measured and discussed. The deposition process of aluminum at different temperature, current density and voltage was studied by cyclic voltammetry. At the same time, the morphology, crystal structure and other macroscopic properties of aluminum were investigated, the optimum experimental parameters of electrodeposition aluminum were selected, and its principle was systematically analyzed.
【學(xué)位授予單位】：沈陽師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ153

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 施晶瑩,肖秀峰,朱則善,胡文云,陳衍珍;不銹鋼上電沉積活性鉑[J];電鍍與精飾;2000年02期

2 鄧姝皓,龔竹青,陳文汩;電沉積納米晶鎳-鐵-鉻合金[J];電鍍與涂飾;2002年04期

3 高鵬;楊中東;薛向欣;樊占國;;磁場影響下的電沉積[J];材料保護;2006年08期

4 王梅豐;杜楠;趙晴;盧雄威;;用射流電沉積進行局部快速電鍍的工藝研究[J];材料保護;2006年09期

5 尤紅軍;方吉祥;孔鵬;丁秉鈞;;擴散限制和非擴散限制對電沉積銀形貌的影響[J];稀有金屬材料與工程;2008年06期

6 ;補色法電沉積制造彩色鋁合金制品的方法[J];電鍍與涂飾;2000年06期

7 呂瑋,張永祥;電沉積鐵鉻合金的研究[J];福建師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年01期

8 洪淑文;黃因慧;田宗軍;劉志東;陳勁松;;噴射電沉積噴嘴流場的數(shù)值分析[J];電鍍與環(huán)保;2007年02期

9 李樹棠,伍光浦;草酸-硝酸體系中鈾、镎、钚、镅、鋦的同時電沉積[J];輻射防護;1983年01期

10 蔣雄;;鎳鉻合金電沉積[J];電鍍與涂飾;1987年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 高靜;來永芳;沈春霞;;α電沉積樣品制備實驗研究[A];中國核科學(xué)技術(shù)進展報告（第二卷）——中國核學(xué)會2011年學(xué)術(shù)年會論文集第6冊（核物理分卷、計算物理分卷、粒子加速器分卷）[C];2011年

2 孟昭菊;黨云博;涂興明;楊大亭;;镅、钚電沉積液的選擇[A];第十三屆全國核化學(xué)與放射化學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2014年

3 丁雋;傅磊;;一種環(huán)保型陽離子電沉積涂料技術(shù)新思路[A];第十四屆全國涂料涂裝技術(shù)信息交流會暨交通用涂料涂裝技術(shù)研討會論文集[C];2011年

4 楊培霞;安茂忠;李海先;李吉丹;王福平;;離子液體中電沉積金屬鎳的研究[A];2007（第13屆）全國電子電鍍學(xué)術(shù)年會暨綠色電子制造技術(shù)論壇論文集[C];2007年

5 郭興伍;;離子液體中電沉積鎳基合金研究[A];2012年上海電子電鍍及表面處理學(xué)術(shù)交流會報告文集[C];2012年

6 韋風(fēng)云;薛紅;吳慶海;陳鋒;;室溫離子液體在電沉積中的應(yīng)用[A];第三屆全國化學(xué)工程與生物化工年會論文摘要集（下）[C];2006年

7 黃令;江宏宏;顏佳偉;楊防祖;鐘曉慧;鄭雪清;陳秉彝;許書楷;周紹民;;高擇優(yōu)取向錫鎳合金電沉積[A];2004年全國電子電鍍學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2004年

8 劉慧斌;周尉;印仁和;成旦紅;;鋼板/離子液體-Grignard混合溶液體系中電沉積鎂的初探[A];2011年全國電子電鍍及表面處理學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2011年

9 盧俊峰;安茂忠;代云飛;;溫度對海因體系電沉積銀的影響[A];第十三次全國電化學(xué)會議論文摘要集（下集）[C];2005年

10 曹維孝;張茂峰;叢海林;;重氮樹脂感光膜上銅無電沉積——制備銅膜、銅膜圖像和銅膜空心球[A];2005年中國科協(xié)學(xué)術(shù)年會論文集第8分會場光固化與數(shù)字成像技術(shù)及其應(yīng)用論文集[C];2005年

相關(guān)重要報紙文章 前3條

1 ;經(jīng)表面加工的電沉積銅箔及其制造方法和用途[N];中國有色金屬報;2003年

2 ;電沉積銅箔及其制造方法[N];中國有色金屬報;2002年

3 ;具有改良的粘結(jié)強度和耐底切性的銅箔的粘結(jié)處理[N];中國有色金屬報;2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 冷明浩;離子液體電沉積鋁微觀形貌研究[D];沈陽師范大學(xué);2015年

2 翁家峰;室溫離子液體中電沉積銀的研究[D];昆明理工大學(xué);2010年

3 趙夕;格氏試劑溶液中鎂電沉積行為的研究[D];天津大學(xué);2010年

4 王輝;稀土發(fā)光材料的電沉積制備及其光學(xué)性能研究[D];浙江大學(xué);2012年

5 葛志偉;離子液體的微波合成及鋁、鋁鋅合金的電沉積應(yīng)用[D];山東理工大學(xué);2011年

6 劉強;電沉積制備有序結(jié)構(gòu)的納/微米功能材料[D];浙江大學(xué);2007年

7 梅艷霞;離子液體電沉積銅銦鎵硒薄膜的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

8 杜秀風(fēng);電沉積鋅粉過程電化學(xué)震蕩行為的初步研究[D];鄭州大學(xué);2013年

9 李加新;尿素熔鹽中稀土—鐵族金屬合金膜的電沉積及磁特性研究[D];福建師范大學(xué);2008年

10 黃鋒;液相等離子體電沉積類金剛石薄膜[D];湘潭大學(xué);2013年

，

本文編號：1876959