AlCl₃/urea类离子液体电沉积铝

摘要

类离子液体是一种新型溶剂，不仅具有离子液体独特的物理化学性能，还具有合成简单、价格低廉等优点，在电沉积铝技术方面具有广阔的应用前景。但目前相关的作用机制还未明确，从而影响类离子液体电解生产铝和电解精炼铝新工艺的开发应用。因此，本文以三氯化铝/尿素（AlCl₃/urea）类离子液体为电解质，利用电导率仪、黏度计、线性扫描伏安法、场发射电子扫描显微镜（FE–SEM）和X射线衍射仪（XRD）等测试手段研究了AlCl₃/urea类离子液体的物理化学性质、铝在电解质中的电化学行为及铝沉积产物的形貌和物相结构；系统分析AlCl₃/urea摩尔比和温度对体系电导率和黏度的影响，研究温度对铝离子析出电位、铝离子还原反应过程动力学、沉积铝形貌和结构的影响规律。结果表明：相同条件下，摩尔比为1.3∶1.0的AlCl₃/urea电解质电导率最大，黏度最小，物理化学性质较为优良，且其电导活化能为19.82 kJ·mol^–1。升温促进了电荷迁移反应，使得金属铝的析出电位正移，交换电流密度增大，说明较高的温度有利于加快Al（Ⅲ）离子在铜基体上的还原；温度的变化对铝沉积产物的表观形貌影响不大，均由不规则的微米块体组成，但对粒径和致密性有一定影响；晶粒的生长方式也受到了温度的影响，但都具有（111）晶面优先取向。

关键词

铝 / AlCl3/urea / 电导率 / 黏度 / 电化学 / 电沉积 / 类离子液体