离子液体-冶金中的应用资料.ppt

LiTFSI-CsTFSI中电沉积钼 LiTFSI-CsTFSI共晶系的电导率为18.4 mS/cm(150oC) CsTFSI是利用HTFSI与Cs2CO3反应制得 工作电极选用镍片5 mm x 10 mm x 0.2 mm 参比电极采用金属锂或铝锂合金（Li+/Li） 设备：手套箱（O2和H2O小于1ppm）PARSTAT273 电化学工作站 4.课题组相关研究 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 500 550 400 450 Temperature / K x(LiTFSI) /mole fraction 350 300 CsTFSI: LiTFSI 93 : 7 385 K 50 100 150 200 250 Temperature / oC 图1. LiTFSI-CsTFSI二元体系的相图 图2. 共晶熔体LiTFSI-CsTFSI在150 oC的循环伏安图 图3 LiTFSI-CsTFSI- MoCl3 (饱和)熔体在不同温度下的循环伏安图 在LiTFSI-CsTFSI共晶熔体中，以三氯化钼为钼离子源，在200oC以下利用电沉积法得到了金属钼。镀层与镍基板的附着较差，而且为非晶态 图5在1.4伏恒电位沉积所得沉积物的XPS光谱图 结晶态的金属钼，并与基板有良好的附着 电沉积Mo 4.课题组相关研究 合成氟化咪唑 由于氯化物熔盐溶解金属氧化物后进行电解阳极析出氯气，不是氧气，不能实现制备氧气的目标，因而着力研究开发氟化物离子液体熔盐。研究了包括(CH3)4F, EMIMF在内的多种氟化物熔盐离子液体， 图11 氟化咪唑、氯化咪唑、氟化氢溶液和水的FTIR光谱对照图 在氟化咪唑中电解SiO2 1-乙基-3甲基咪唑氟化物(EMIF?xHF)熔盐可溶解SiO2，电沉积在阴极得到Si（如图12-b），阳极为O2。 4.课题组相关研究 我们采用离子液体，将氧化物溶解并电沉积制备金属的研究。采用的是一种实验室合成的氟化咪唑熔盐，将SiO2溶解其中，测定其溶解度，电沉积得到硅。 4.课题组相关研究 图12 EMIF?xHF-0.5%SiO2电沉积制备金属硅 循环伏安图 (b)铜阴极上的产品XRD分析 氯化胆碱－尿素体系中电解ZnO 图10 1％ZnO-氯化胆碱－尿素体系中铝阴极上电沉积产品XRD分析 东北大学  铝镁轻金属冶金课题组 谢 谢！ 离子液体在冶金中的应用 东北大学 石忠宁，王兆文，高炳亮，胡宪伟 2012年12月15日，大连  提要 电化学冶金概述 离子液体电解质 水敏性氯铝酸盐基离子液体 非水气敏性离子液体 金属电沉积 课题组相关研究 无机熔盐和离子液体在冶金中应用比较 无机熔盐电解 水溶液电解 离子液体电沉积 电解质组成 碱金属、碱土金属卤化物，氢氧化物 硫酸盐-硫酸 咪唑，吡咯,季铵盐等 温度oC 600-1200 25-70 25-200 电导率 2.2S/cm 0.01（数量级10-2） 黏度cP 小 小 10-300 电流效率 78-95% 80-95% 电能效率 15-50% 70-90 75-86% 适合金属 活泼金属，Al, RE等 氢前面的金属 几乎所有金属 溶质(原料) 氧化物 硫酸盐 氯化物 Hiroyuki Ohno，Electrochemical Aspects of Ionic Liquids，John Wiley Sons, Inc， 2005 1.电化学冶金概述 铝电解 稀土电解 铜电解 锌电解 一些金属生产过程工艺参数 金属 电解质 电流密度 A/cm2 槽电压 V 电能消耗 kWh/kg Al Na3AlF6-Al2O3 0.68-1.0(阳极) 3.8-4.4 13.0-14.5能效≈50% RE LiF-REF3-RE2O3 1.0-1.2(阳极) 10.0-11.0 11.0-13.0能效20% Mg NaCl-KCl-(CaCl2-BaCl2)-MgCl2 0.2-0.25 7.0 12.0-13.2能效≈50% Li LiCl-KCl 6.0-6.2 28.0-32.0能效50% Na CaCl2-(BaCl2-)NaCl(580-600oC) NaOH(310-320oC) 6.5-7.0 3.0-3.4 10.0-12.0能效40% ≈18.0 能效20% Zn ZnSO4+H2SO4 0.04-0.06 3.3-3.6 3.0-3.3 Cd CdSO4 +H2SO4 0.0065-0.01 2.4-2.5 1.8-2.8 Cu CuSO4+H2SO4 0.01-0.02 2.2-2.3 2.0-2.5 Mn MnSO4+(NH4)2SO4 +H2SO4 0.045-0.05 5.0-5.3 8.