| 题名 | 离子液体中电沉积法制备金属铝、镍铝合金及钛的探索研究 |
| 作者 | 高丽霞 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2010-05-29 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 齐涛 |
| 关键词 | 离子液体 电沉积 铝 镍 钛 Ni-Al合金 |
| 其他题名 | Exploratory study on the electrodeposition of aluminum, aluminium-nickle alloy and titnium in ionic liquids |
| 学位专业 | 化学工艺 |
| 中文摘要 | 针对当前工业生产金属铝中存在的操作温度高、能耗高、环境污染严重等问题，并针对航空航天领域中采用热喷涂技术将铝镍合金形成Ni3Al合金涂层的工序复杂问题，以及工业生产金属Ti中存在流程长、成本高及对环境污染的问题，本论文进行了在离子液体中电沉积金属Al、Ni-Al合金的探索性研究，初步探索了在离子液体中电沉积金属Ti的可能性，本论文的主要研究内容及结果如下： 1. 用一步法合成了AlCl3-Et3NHCl离子液体，并在该类离子液体中进行了电沉积金属铝和镍铝合金的探索性研究，并对相关的电沉积机理进行了探讨。 2. 在AlCl3/Et3NHCl离子液体中铝电极上通过恒电位电沉积出金属铝。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；恒电位电沉积的结果表明：在2AlCl3/Et3NHCl离子液体中，室温下，在铝电极上，在电位-2.4 V( vs Pt)和电沉积时间20 min条件下，电沉积铝的表面形貌较平整致密，电流效率达73%，电沉积物中铝的含量达96%(w)，比现有文献中报道的离子液体具有更大优势。 3. 在含Ni2+离子的2AlCl3/Et3NHCl离子液体中室温下铜电极上研究了电沉积Ni和Ni-Al合金。Ni在铜电极上的沉积为受扩散控制的三维瞬时成核过程。在电位小于Ni2+还原的电位下电沉积可得到Ni-Al合金，合金中的Al含量与电位变化成线性关系；Ni-Al合金的电沉积机理为，Ni的沉积受扩散控制，同时进行Al的欠电位沉积，在Ni-Al合金沉积过程中某些合金相的电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，且依赖于Ni2+浓度；电沉积Ni-Al合金电流效率>90%，电沉积物的组成基本接近于Ni3Al合金，有望能应用于航空航天领域中作为耐热耐腐蚀用涂层。 4. 合成出一系列TiCl4类离子液体。该体系离子液体的主要阴离子为Ti2Cl9-离子和TiCl62-离子，其数量随TiCl4与有机卤代盐的摩尔比变化而不同；研究了该体系离子液体的相转变行为、表面张力、密度、粘度及电导率等。粘度和电导率随温度的变化遵循VTF方程，且估算了该方程最佳参数值及密度的线性参数值；该体系离子液体的电导率和粘度受离子运动及合适尺寸孔洞限制。用孔洞理论及Stokes-Einstein公式合理地估算了TiCl4类离子液体的扩散系数，该体系的扩散系数及摩尔电导率依赖于温度的关系均遵循VTF方程。可以由孔洞理论来解释TiCl4类离子液体的物化性质。 5. 在[emim]BF4离子液体中，在Pt丝电极上，在-1.5 V(vs Pt)下电沉积2 h，电沉积物Ti的含量达95.4 at%；在Pt片电极上，在-1.8 V(vs Pt)下电沉积2 h，电沉积物Ti的含量达72.9 at%。 6. 在TiCl4类离子液体中未能电沉积出金属钛，而在[emim]BF4离子液体中虽然能电沉积出少量金属钛，但重现性不好，采用离子液体电沉积金属钛的难度相当大。 |
| 英文摘要 | Ionic liquids have wider electrochemical window as the electrolyte of metal electrodeposition. Metal and alloy electrodeposited in high temperature molten salts and in water solvents can be electrodeposited in ionic liquids at room temperature and the process has no side reaction. Considering the key problems in the aluminum and titanium industry production and the complicated process of Ni-Al alloy heating spray, the electrodeposition of aluminum and nickle-aluminum alloys in ionic liquids has been exploringly investigated, and the electrodeposition of titanium was investigated preliminarily. This work will provide some new information and basic data for the electrodepositions of these metal and alloys. The major work and results for this dissertation are summarized as follows. |
| 公开日期 | 2013-09-17 |
| 页码 | 139 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1520]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 高丽霞. 离子液体中电沉积法制备金属铝、镍铝合金及钛的探索研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010. |
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