咪唑類離子液體的合成及其在電脫氧制備金屬鈦中的應(yīng)用.pdf

1、離子液體具有電化學(xué)窗口寬、導(dǎo)電性高、化學(xué)和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)良性質(zhì)，在電化學(xué)、有機(jī)合成、分離萃取、材料制備等領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛，成為綠色化學(xué)研究的熱點(diǎn)之一；金屬鈦是一種優(yōu)異的結(jié)構(gòu)和功能性材料，具有比強(qiáng)度高、密度小、耐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，并具有超導(dǎo)、儲氫和形狀記憶等功能，在航空航天、武器裝備、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣范。
　　但現(xiàn)在生產(chǎn)海綿鈦Kroll法存在工藝流程長、能耗高、間歇式生產(chǎn)等缺點(diǎn)，人們一直在努力尋找新的生產(chǎn)鈦方法，本文在借鑒FFC熔鹽

2、電脫氧制備金屬鈦的基礎(chǔ)上，利用添加CaCl2的離子液體作為電解質(zhì)來電解制備金屬鈦，主要研究內(nèi)容如下：
　　用兩步法合成了[EMIM]BF4、[BMIM]BF4、[EMIM]PF6、[BMIM]PF6四種離子液體，用紅外光譜證明了產(chǎn)物，通過正交實(shí)驗(yàn)得出了[BMIM]Br中間體的優(yōu)化工藝為反應(yīng)時(shí)間為24h，溫度為70℃，N-甲基咪唑與溴丁烷摩爾比為1:1.10，產(chǎn)率可以達(dá)到92.31％；探索了微波輔助合成中間體[BMIM]Br的條件，

3、N-甲基咪唑與溴丁烷摩爾配比為1:1.05，微波輻射功率為160W,控溫70℃，加熱25s通風(fēng)冷卻10s循環(huán)五次效果比較理想。
　　對四種離子液體的溶解性、吸水性、密度、電導(dǎo)率、粘度進(jìn)行測試。結(jié)果表明：氟硼酸類離子液體為親水性離子液體，氟磷酸類離子液體為憎水性離子液體；離子液體的密度隨溫度的升高而逐漸降低；電導(dǎo)率隨著溫度的升高逐漸升高，同溫度條件下，陰陽離子越小，電導(dǎo)率越大；粘度隨著溫度的升高而降低，同溫度條件下，陰陽離子越小，粘

4、度越小；電導(dǎo)率和粘度的對數(shù)與溫度的倒數(shù)成線性關(guān)系，符合Arrhenius公式；對離子液體進(jìn)熱重分析：離子液體在300℃以上開始失重，且失重率都在95%以上；對離子液體的電化學(xué)窗口測試，[BMIM]BF4離子液體的電化學(xué)窗口最寬；
　　對陰極的壓制壓力，燒結(jié)溫度、添加劑影響等因素進(jìn)行了考察，結(jié)果表明：壓制壓力為10MPa、燒結(jié)溫度為1000℃時(shí)比較適合做陰極，添加石墨含量達(dá)到30%時(shí)，陰極氣孔率達(dá)到45%，電導(dǎo)率達(dá)到44mS/cm。

5、在添加CaCl2的[BMIM]BF4離子液體中電解陰極試樣，用SEM研究純二氧化鈦、添加石墨、添加碳酸鈣的陰極電解前后的表面形貌，可以看出表面形貌發(fā)生了變化，說明發(fā)生了電解反應(yīng)；用XRD研究純二氧化鈦、添加石墨后陰極電解后的物相組成，添加10%的碳，10MPa壓制，1000℃燒結(jié)的陰極在3.0V電壓下電解10h效果最好。
　　用熱力學(xué)方法研究鈦的氧化物穩(wěn)定性，鈦的低價(jià)氧化物穩(wěn)定性大于高價(jià)氧化物，用電化學(xué)方法得出離子液體中電解二氧化