论文部分内容阅读
当今社会，愈来愈强调可持续发展，绿色化学的观念深入人心，不断引导化学学科发生深刻变革。离子液体作为绿色环保溶剂在诸多领域已经开展了研究工作。氯化胆碱(ChCl)型离子液体不仅无毒，具有生物相容性，制备简单，而且在室温下对空气和水稳定，原料廉价易得，这使此类离子液体有可能得以广泛应用。 我国盐湖镁资源丰富，对其开发和综合利用的基础研究尚显不足。利用盐湖氯化镁资源制备金属镁以及镁合金，是高值化利用盐湖镁资源的重要途径。利用水氯镁石合成含镁（类）离子液体，用于电沉积金属镁及镁合金具有重要的现实意义。 本文基于ChCl型（类）离子液体，以MgCl2·6H2O为镁源，合成了一系列ChCl-MgCl2型（类）离子液体，研究了其物理化学性质、电化学性质，并探讨了金属镁沉积的可能性。主要研究工作包括以下几个方面: (1)ChCl-EG-MgCl2（类）离子液体体系 以MgCl2·6H2O为原料，经乙二醇(EG)脱水后体系处于无水状态，再按照一定的比例加入ChCl便合成了无色、透明、均一的ChCl-EG-MgCl2（类）离子液体体系。利用傅立叶红外光谱仪(FTIR)初步判定了该（类）离子液体的微观结构，热重分析了该（类）离子液体的热稳定性。测定了粘度、电导率、表面张力，根据物理化学性质参数之间的关系以及变化规律，分析了（类）离子液体中离子传输的控制过程。 (2)ChCl-Gl-MgCl2（类）离子液体体系 甘油(Gl)与EG的性质比较相似，对MgCl2·6H2O同样具有比较好的脱水效果。本节测定了ChCl在Gl中的溶解度，测量了电导率、粘度、密度等物理化学性质。根据物理化学基础数据随组成及温度的变化，确定了该（类）离子液体的最佳合成比例。为了使ChCl-Gl体系更加符合电沉积金属镁的条件，研究了添加剂、电极材料等对电化学窗口的影响，为该（类）离子液体选择了合适的添加剂和电极材料。 (3)ChCl-Urea-MgCl2（类）离子液体体系 ChCl与尿素(Urea)按照一定的比例混合加热，合成无色、透明、均一的ChCl-Urea(类)离子液体。在电化学测试过程中，该（类）离子液体在比较低的电位下就发生分解。由于此（类）离子液体在比较低的电位下就发生分解，应用于金属镁的沉积比较困难。本节着重研究了温度、循环伏安次数、扫描速率等对循环伏安性能的影响，利用电化学阻抗谱研究了此（类）离子液体的电极行为，推断了此（类）离子液体的分解机理。 (4)DMF-ChCl-MgCl2·6H2O(类)离子液体体系 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)与ChCl、MgCl2·6H2O按照一定的比例加热混合，合成DMF-ChCl-MgCl2·6H2O(类)离子液体。在DMF-ChCl-MgCl2·6H2O体系中加入少量添加剂，恒电位沉积得到金属镁。利用能谱(EDS)和扫描电镜(SEM)对沉积镁的含量和沉积形貌进行了分析。研究沉积电位、沉积时间、ChCl含量、电极材料等对沉积效果的影响。为此（类）离子液体应用于电沉积金属镁选择了最优条件。