[发明专利]以1,2-二氯乙烷为添加剂的离子液体中电沉积金属锌的方法

说明书

本发明涉及一种以1,2‑二氯乙烷为添加剂的离子液体中电沉积金属锌的方法。本发明首先将四氟硼酸锌加入到1‑丁基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐中，之后真空加热除水，然后将1,2‑二氯乙烷加入到除去水杂质的溶液中，组成电镀液；S2、电沉积反应的实施，取出阴极，先用丙酮洗，乙醇洗，然后吹干，得到金属锌。本发明采用1,2‑二氯乙烷作为添加剂，添加到离子液体中。可以大大的改善金属锌在离子液体中的形貌，使得锌沉积的形貌变得光滑平整，使得锌沉积的含量增加。此外选择离子液体1‑丁基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐的原因是，在室温下其具有很宽的电化学窗口、优良的导电性及较低的粘度。镀液组成简单且易于控制。

技术领域

本发明属于电沉积金属锌工艺技术领域，尤其涉及以1,2-二氯乙烷为添加剂的离子液体中电沉积金属锌的方法。

背景技术

我国是锌储量最大的国家，近年来，我国锌产量居世界第一位。锌与锌合金的电沉积具有广泛的用处。电沉积锌的技术被广泛用于防护钢铁的腐蚀，以及新化学能源器件的开发。传统的锌电沉积镀液通常含有氰化物，在含氰碱性浴中和酸中形成氯化锌浴。这种电解液有剧毒，具有强腐蚀性，对环境污染严重。此外，在传统的锌电沉积中，由于析氢反应的存在，导致氢脆等影响镀层质量的问题，并且致使电流效率降低，电能单耗增加。如何在获得高质量金属镀层的同时消除电镀液对环境的危害已成为绿色电化学和环保工业亟待解决的问题。

离子液体的出现可以解决上述问题。离子液体是完全由不对称的有机阳离子与有机或无机阴离子组成的液体盐，具有特殊的物理化学性质。离子液体与有机电解液相比具有以下优点：1、几乎可忽略的蒸气压、不挥发、不易燃；2、高的热稳定性和化学稳定性，一般从-96～400℃都可以存在稳定的液态；3、离子导电率较高(一般在0. 1S/ m数量级) ；4、离子液体具有较宽的电化学窗口(一般3～5V)；5、结构可调控性，具有多样的溶剂特性，适应各种溶解需求；6、容易分离，可循环利用；7、离子液体合成方法简单，通过离子交换法可制备出多样的离子液体。利用离子液体作为电解液，在室温下即可得到在高温熔盐中才能电沉积得到的金属和合金，同时还避免了高温熔盐的强腐蚀性。这些离子液体的特性使之成为电沉积领域中的新一代电镀液。目前发现在单一离子液体中，电沉积得到的金属锌表面易出现裂纹、枝晶，镀层质量有待提高。而有机或无机物通常被用于添加剂，添加到离子液体中以改善金属沉积物的表面形态，粗糙度和附着力。

发明内容

本发明的目的是针对现有离子液体中电沉积金属锌技术存在的缺陷，提供一种含有有机添加剂的离子液体中电沉积出光滑平整的金属锌的方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种以1,2-二氯乙烷为添加剂的离子液体中电沉积金属锌的方法，其特征在于该方法包括下述步骤：

a.将四氟硼酸锌加入到1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体中，除水，然后将1,2-二氯乙烷加入到除水的离子液体溶液中，1,2-二氯乙烷的摩尔浓度为0.5～2mol/L；其中所述四氟硼酸锌与1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的摩尔浓度比为0.25:1～0.4:1；

b. 采用高纯铂片作为阴极，锌片作为阳极，银/三氟甲烷磺酸银作为参比电极，以步骤a所得的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐-1,2-二氯乙烷为电解液，四氟硼酸锌为电解质，进行电沉积反应；

c. 取出阴极，先用丙酮和乙醇依次清洗，然后干燥，得到金属锌。

上述步骤a中，除水的温度为110℃，除水的时间为12h，冷却后置于氮气氛围的手套箱中。

上述阴极的有效面积为0.5cm²，所述阳极的有效面积为1cm²。

上述高纯铂片经过电化学清洗、高纯水清洗和真空干燥处理，所述锌片经过打磨、高纯水清洗和真空干燥处理。