常用金属与贵金属在离子液体中的电沉积:铜、银、镍、钴、 钯、金、锌、锡和铁

离子液体作为溶剂可以提炼所有在水中可以得到的金属。相对于水,离子液体还具备如下两点优势:一是金属质量更高,这是由于离子液体电化学窗口更宽,电沉积过程中副反应很少;二是离子液体的操作温度范围更宽,有利于研究温度变化对电沉积生成动力学的影响。

 铜和银

铜只能在酸性条件在基于AlCl3 的离子液体中的电沉积得到;CuⅡ在玻碳和钨电极上经过两步还原反应生成铜。在过电压下得到的是铜与铝的合金。在Au(111)上有三个欠电位过程,最后得到两个单分子层的Cu,厚度约为1nm。Chen等在含BF4-的离子液体中得到了Cu,其中在多晶铂电极上,有欠电位现象,而在多晶钨和玻碳电极上只有过电位现象。
电沉积的银也只能在酸性条件下才能得到。在玻碳和钨电极上为三元成核生长机理。在Au(111)电极上有欠电位现象。最近,Katayama 等报道了在含AgBF4的[EMIm]BF4 中电沉积得到Ag 的情况。

镍和钴

水溶液中氢键的生成会对电沉积镍和钴得到的磁性纳米结构结构产生一定影响。然而,基于AlCl3 的酸性离子溶液中镍和钴的电沉积则没有这样的影响,这很有助于对纳米技术的研究。此外,这些铝与金属的合金也具有这种结构特性,因此比它们各自的单质态更加稳定。

 钯和金

DeLong 等从基于AlCl3 的碱性离子液体中电沉积得到了钯,但PdCl2 的难溶性和钝化现象使电沉积过程比较复杂。钯的电沉积对催化工艺和纳米技术的发展具有特殊的意义。

金在基于AlCl3 的离子液体中可以可以电沉积。

锌和锡

Pitner 等利用基于AlCl3 的酸性离子液体研究了锌在金、铂、钨和玻碳电极上的电沉积过程,结果发现在金属电极上有欠电位现象,而在玻碳电极上只有三元成核过程;在过电压下得到的是锌和铝的合金。由于锌广泛用于汽车工业中的防腐保护,锌与铝的合金将为这一应用提供更好的选择。

锡可在基于AlCl3 的酸性和碱性离子液体中都可以电沉积得到。在金电极上的电沉积过程始于欠电位,然后得到单分子层的锡,最后生成锡和金的合金;而在玻碳电极上则是三元成核过程。

 铁

铁则可以在基于AlCl3 的中性和酸性离子液体中电沉积得到。在电沉积过程中FeCl3 首先还原为FeCl2,然后进一步还原为Fe。在离子液体中没有氢键的形成也没有铁被水氧化的可能,因此电沉积得到的铁的质量比在水溶剂中更好。而且可用于电沉积铁的电极很多且电沉积过程可逆,例如钨、玻碳电极等。

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