KMS Lanzhou Institute of Chemical Physics，Chinese Academy of Sciences
| 离子液体中的电沉积和电化学抛光 | |
| Alternative Title | 无 |
| 侯媛媛 | |
| Thesis Advisor | 梁军 |
| 2018-05-22 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 理学博士 |
| Department | 先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| Degree Discipline | 物理化学 |
| Keyword | 离子液体 电沉积 电化学抛光 腐蚀防护 Ionic liquid Electrodeposition Electropolishing Corrosion protection |
| Abstract | 金属材料在人类的生产、生活中有着举足轻重的地位。随着社会经济的不断发展，金属材料使用的环境越来越苛刻，对金属材料的耐腐蚀、耐磨性、装饰或其他特殊功能（如润湿性、生物相容性等）提出了更高的要求。金属表面处理技术可以在不改变基材性能的前提下，赋予材料特殊的功能。电沉积和电化学抛光是简单有效的表面处理技术。传统的电沉积和电化学抛光是在水溶液中进行的。然而，水溶液中的电沉积和电化学抛光存在着阴极析氢、颗粒分散性能差、活泼金属无法电沉积、废水处理、环境污染等问题。离子液体的出现为电沉积和电化学抛光提供了更好的条件。 本文选用氯化胆碱-乙二醇离子液体电沉积制备单质镍、镍基复合镀层。另外还采用三氯化铝-盐酸三甲胺离子液体进行铝的电化学抛光和电沉积。得到的主要结果如下： 1.以氯化胆碱-乙二醇离子液体为电解质溶液，电化学沉积制备超亲水-水下超疏油纳米镍包覆不锈钢网。通过调节电流密度和沉积时间，制备孔径可调的镍基不锈钢网，可以实现油水不相溶混合物和水包油乳液的按需分离。所制备的超亲水镍基涂层具有优异的抗污性能和耐腐蚀性能，可实现原油-水混合物和腐蚀性水溶液-油混合物的高通量和高效率的分离。 2.通过电化学沉积方法，制备得到的孔径可调的镍基不锈钢网。镍基涂层经过在盐酸溶液中刻蚀活化，得到微-纳复合的粗糙结构，进一步用硬脂酸修饰，得到超疏水的金属网材，可以应用于油包水乳液的按需分离。制备得到的超疏水不锈钢网具有优异的环境稳定性能和机械稳定性能。 3.在氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂中研究了Ni-Ti复合镀层的电沉积过程。结果表明，在含有氯化镍的低共熔溶剂中，Ti纳米颗粒能稳定分散，Ti纳米颗粒的存在促进了Ni的还原，改变了Ni的形核/生长方式；所制备的Ni-Ti复合镀层中Ti的含量高达10.77wt.%；与纯Ni相比，Ni-Ti复合镀层具有更为优异的抗高温氧化性能和耐腐蚀性能。 4.探究了Ni-Al复合镀层在氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂中电沉积的过程。结果表明，在含有氯化镍的低共熔溶剂中，Al纳米颗粒能稳定分散，Al纳米颗粒的存在对Ni的还原有一定的抑制作用，使得Ni的还原偏离了三维形核生长模式；所制备的Ni-Al复合镀层中Al的含量高达17.58wt.%；经过热处理，复合镀层中形成了NiAl金属间化合物和Al2O3，同时复合镀层的耐腐蚀性能得到了明显的提高。 5.经探究发现在三氯化铝-盐酸三甲胺离子液体中可以实现铝的电化学抛光，通过对离子液体配比、电流密度、温度、抛光时间等抛光参数系统的优化探究，发现离子液体中电化学抛光铝的最佳工艺条件为：AlCl3与TMHC的摩尔比为2:1，温度50°C，电流密度为4.28A/dm2，抛光时间为25分钟；抛光后的铝块具有镜面效果，粗糙度仅有1.01nm，镀层表面形成连续致密的Al2O3膜层，耐腐蚀性能得到提高；离子液体中电化学抛光比较温和，样品的质量损失仅为传统的强酸溶液中的1/6，同时具有良好的循环使用性能；另外，离子液体的普适性较好，对铝镁、铝铜及铝硅合金均能实现电化学抛光。 6.探究了三氯化铝-盐酸三甲胺离子液体中铝的电化学抛光和电沉积铝镀层同时进行的可能性。实验结果表明：在离子液体表面铺上一层癸烷，通过优化电流密度、温度等参数，可以在非手套箱的室温环境下，实现铝的电化学抛光和电沉积的同时进行，在阳极得到镜面效果的铝块的同时，可以在阴极的铜片表面沉积得到铝镀层，从而形成一个电化学抛光和电化学沉积的封闭循环系统。 |
| Other Abstract | 无 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/25246 |
| Collection | 中国科学院兰州化学物理研究所 |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 侯媛媛. 离子液体中的电沉积和电化学抛光[D]. 北京. 中国科学院大学,2018. |
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