18538.離子液體電沉積鋁微觀形貌研究

1、碩士學(xué)位論文沈陽師范大學(xué)學(xué)位評定委員會單位代碼：單位代碼：10166離子液體電沉積鋁微觀形貌研究離子液體電沉積鋁微觀形貌研究I離子液體電沉積鋁微觀形貌研究離子液體電沉積鋁微觀形貌研究中文摘要中文摘要鋁是國民經(jīng)濟(jì)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

2、。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)AlCl3、1乙酸乙酯基3甲基咪唑AlCl3離子液體作為電解質(zhì)，還沒有詳細(xì)報(bào)道。本文從上述背景出發(fā)，系統(tǒng)研究添加劑、電沉積實(shí)驗(yàn)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]ClAlCl3(33.366.7mol%)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(tuán)的有機(jī)

3、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、UVVis、NMR等分析，進(jìn)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(jī)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(jià)廉易得的整平添加劑，45mmolL氨基甲酸甲酯的加入明顯改善Al產(chǎn)品的光亮度，得到細(xì)致均勻且鏡面光亮的Al沉積層。氨基甲酸甲酯為添加劑時(shí)，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)

4、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(jìn)而獲得整平和光亮效果。同時(shí)，選擇一系列含有S=O鍵的有機(jī)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(jī)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(shí)，二甲基砜與AlCl3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

5、的方法具有著潛在優(yōu)勢，但是并沒有文獻(xiàn)報(bào)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(shí)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(jī)理。3.測定并討論了N2221AlCl3、1乙酸乙酯基3甲基咪唑AlCl3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(diǎn)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