[发明专利]一种离子液体中铝化学置换镀铬的方法

说明书

本发明公开了一种离子液体中铝化学置换镀铬的方法，包括如下步骤：(1)制备得到AlCl₃‑EMIC离子液体，其中摩尔比AlCl₃:EMIC＝1.5‑2：1；将无水CrCl₂加入AlCl₃‑EMIC离子液体中，持续加热搅拌溶解，得到含铬离子的待镀溶液，其中铬离子浓度为0.2‑0.45mol/L；(2)Al丝或Al板进行前处理；(3)置换镀：直接将经过步骤(2)前处理的Al丝或Al板放入步骤(1)得到的含铬盐的待镀溶液中，静止浸没一段时间，取出清洗。本发明首次实现了离子液体化学镀铬，工艺简单可靠，与电沉积和自催化化学镀相比，无需使用任何添加剂或复杂的工艺；与水溶液镀铬相比，可以从根本上避免析氢。

技术领域

本发明涉及一种离子液体中铝化学置换镀铬的方法。

背景技术

置换镀自身具有独特而显著的优势：简单。与自催化化学镀(利用氧化还原反应)不同，置换镀是一种自发过程，无需使用任何添加剂或复杂的工艺。

水溶液中置换镀的研究已广泛应用于科学研究和工业应用，特别是用于纳米颗粒和纳米结构的合成。然而，使用水溶液作为反应介质限制了可以沉积的元素的种类。

近年来，由于室温离子液体具有电化学窗口宽，电导率高，不挥发，良好的热稳定性，不易燃性等独特特性，可以实现活泼金属(Al、Mg等)的电沉积(电沉积是指金属或合金从其化合物水溶液、非水溶液或熔盐中电化学沉积的过程)，受到越来越多的关注。另外，离子液体不含水，不含氧，以离子液体为介质的表面处理技术基本可以做到废水、废气的零排放，极大减少了以水溶液为介质的面处理技术处理废液的高额成本。因此，离子液体置换镀是一种新型的环保的绿色技术。但目前从离子液体中沉积的金属几乎都是以电沉积方式实现。

Andrew P Abbott等首次使用ChCl(氯化胆碱-氯化胆碱是一种有机物，化学式为C5H14ClNO)离子液体在铜基底上实现了Ag的化学沉积。Bajin Xu等实现了AlCl₃-EMIC(氯化1-乙基-3-甲基咪唑)离子液体中Mg置换镀Al。目前还未有离子液体中化学置换镀铬的报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种离子液体中铝化学置换镀铬的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种离子液体中铝化学置换镀铬的方法，包括如下步骤：

(1)制备得到AlCl₃-EMIC离子液体，其中摩尔比AlCl₃:EMIC＝1.5-2：1；将无水CrCl₂加入AlCl₃-EMIC离子液体中，持续加热搅拌溶解，得到含铬离子的待镀溶液，其中铬离子浓度为0.2-0.45mol/L；

(2)Al丝或Al板进行前处理；

(3)置换镀：直接将经过步骤(2)前处理的Al丝或Al板放入步骤(1)得到的含铬盐的待镀溶液中，静止浸没一段时间，取出清洗。

作为优选，步骤(1)中，所述的AlCl₃-EMIC离子液体通过如下方法制备：按照摩尔比AlCl₃:EMIC＝1.5-2：1将AlCl₃缓慢加入EMIC，温度保持60℃以下，持续搅拌12h以上，取清液，放入铝丝精制，除尽杂质，得到完全澄清的离子液体。作为进一步的优选，将AlCl₃缓慢加入EMIC，温度保持在40-60℃，持续搅拌时间为12-48h；铝丝精制温度为40-60℃，精制时间为12-48h。

作为优选，步骤(1)中，加入无水CrCl₂后，持续加热温度为90-120℃，搅拌溶解时间为12-48h，得到含铬离子的待镀溶液。