离子液体中电沉积法制备复合材料的研究进展

张仲晦，周春宇，廖孟德，孙初锋

（西北民族大学化工学院，兰州 

730030

）

摘要：由于离子液体的性质不同于其他试剂，在电化学研究中被广泛应用于电沉积、电解液中，用于制备航天航空的电池、合金材料等。从普通金属、磁性金属、合金及半导体三个方面总结了近年来离子液体电沉积及采用模板辅助电沉积相关的研究进展，重点关注了电沉积金属及合金的发展，并指出离子液体电沉积现存的问题以及在未来的研究前景，有望应用于高性能表面防护涂层中。

关键词：离子液体；电沉积；合金；表面防护

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引言

国民经济的发展及国防建设的需求对于新材料的性能提出了更高的要求，单一的材料已经无法满足，研发出综合性能优异和多组分协同作用的材料成为一种必然趋势。要在不改变材料自身的前提下提高材料的各种性能，采用表面改性技术在材料表面沉积或制备一层表面保护膜已成为一种最有效的手段。

电沉积是将材料从含有相应物质的溶液沉积到表面上的过程。该方法传统上用于制备包括金属，合金，半导体和导电聚合物在内的薄膜材料，用以改变物体的性能。如今，电沉积已成为生产各种材料的常用方法，因为其简单，成本效率高，能耗低，对形状复杂的物体有效。

由于常规水溶液电化学窗口较窄，不能作为电解液用来沉积非常负氧化还原的金属，并且伴随着部分有机溶剂易挥发、易燃，熔融盐一般在在高温状态下通常具有稳定性，需要在高温下进行电沉积。离子液体（ILs）是一种新型的环保型溶剂，具有独特的结构和理化性质，因而备受关注，离子液体作为替代传统有害溶剂成为电沉积电解液以满足日益增长的环境需求方面具有巨大潜力。本文对离子液体电沉积金属、合金、半导体以及利用模板辅助电沉积的近些年来研究成果进行了归纳总结，并对离子液体在以后的电沉积应用发展方向进行了展望。

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离子液体直接电沉积

在水溶液、非水溶液或熔融盐中用电化学沉积金属或合金的过程称之为电沉积。沉积物质的化学性质、电解质的组成、温度、电流密度以及沉积物的表面形态等因素都会影响电沉积的难易程度。近年来随着材料制备工艺的推陈出新，电沉积工艺也在不断发展。利用离子液体独特的物理化学性能，避免了与传统电沉积使用水溶液电解液电沉积时发生的析氢现象。

1.1 电沉积普通金属

铝（Al）、锌（Zn）、铜（Cu）是电沉积时最受欢迎的沉积金属。电沉积法一种是制备高质量功能复合膜最简便而有效的方法。通过电沉积工艺制备金属基羟基磷灰石涂层，其显示出比等离子喷涂涂层更好的黏合强度和耐腐蚀性。通过电沉积方法能够有效地改善了聚醚醚酮（PEEK）-氧化铝复合膜的黏附性。铝相对于普通氢电极而言具有较大的负氧化还原电位，由于易于在表面形成致密的氧化层，使得其在水溶液中难以进行电沉积。Pulletikurthi G等将不同物质的量比的无水氯化铝和1-丁基吡咯混合作为一种新型的电解液对Al进行电沉积，与从传统的氯铝酸离子液体中沉积Al比较，结果显示，该新型电解液下进行的电沉积效果更好，并且Al主要来自于阳离子。End....