Page 146 - 化工工艺理论及技术

Chemical Process Theory and Technology
化工工艺理论及技术

Hurley 等第一次报道了离子液体电沉积铝的相关研究后，广大学者陆续开展了离
子液体中多种金属的电镀和电沉积研究，并取得了一定进展。
（一）电沉积制备单金属

随着电沉积技术的不断发展，离子液体被广泛应用于从金属氯化物等前驱
体中直接电化学制备镍（Ni）、Co、铬（Cr）、锌（Zn）等多种金属。Abbott
等对比研究了水溶液和 n（ChCl）：n（EG）=1：2 低共熔溶剂下电沉积后的金
属 Ni 层，其中离子液体中形成的镍沉积层具有相当低的表面粗糙度，而水溶液

中形成微晶沉积层且表面粗糙无光。此外，DES 镀镍层的硬度值比 Watts 镍高
100HV 以上，表明其具有不同于传统镍板的力学性能。Elena 等研究了 1- 丁基 -1-
甲基吡啶烷二氰胺（[BMP][DCA]）离子液体中 Cr 在 Au（111）和 Pt（111）单
晶电极上的电沉积行为，发现 Cr 的沉积过程是不可逆的，沉积的 Cr 钝化层阻碍

了 Cr 离子进一步还原。Hsu 等发现在离子液体 1- 乙基 -3- 甲基咪唑双氰胺（[EMI]
[DCA]）中电沉积制备纳米结构的 Sn 电极材料比在常规水溶液中沉积得到的电
极具有更好的储锂性能，且沉积过电位越高，锡电极的电化学性能越好。Shimul
等以无水 CdCl 2 为镉源，研究了离子液体 1- 丁基 -1- 甲基吡咯烷双酰胺（[BMP]

TFSA）中 Cd 的电沉积过程，发现 CdCl 2 在含氯离子液体 BMPCl/[BMP]TFSA 中
2−
2−
形成四氯镉络合物 [CdCl 4 ] ，25℃时 [CdCl 4 ] 可以在玻碳（glassy carbon，GC）
电极上电化学还原沉积得到金属 Cd。
离子液体也可用于轻金属、碱金属及稀土金属的电沉积制备。轻金属在传统

水溶液中电沉积会先发生严重析氢的反应故而无法获得，离子液体以其宽的电化
学窗口和良好的热稳定性成为电沉积此类金属的理想电解质，许多学者对此进行
了大量探索。Tang 等用 1- 乙基 -3- 甲基咪唑 - 氯化铝（AlCl 3 -EMIC）离子液体
在镁合金 AZ91D 上电沉积 Al 镀层，发现 Al 镀层与基体的结合强度很好（高于

11MPa）。目前，利用离子液体在金属基体上电镀铝膜以提高其耐腐蚀性能的应
用非常广泛，与高温熔盐电沉积铝相比，该方法优势在于可以在低温进行且得到
的铝镀层更为致密。
（二）电沉积制备金属合金

除了电沉积纯金属外，离子液体也被广泛用于二元或多元合金材料的制备。
离子液体具有较宽的电化学稳定窗口，能够在水溶液中电沉积得到的金属，往往
也能够在离子液体中电沉积得到。对于用于电沉积活泼金属和稀土金属的电解质，

·132·