Na+含量对AlCl3-BMIC离子液体铝电沉积性能的影响

本文主要探讨了在AlCl3-BMIC离子液体（摩尔比2:1）中，钠离子(Na+)含量对铝电沉积过程的影响。研究者首先通过测定不同Na+含量的离子液体的电导率，发现随着Na+含量的增加，离子液体的电导率下降，而铝电还原的峰值电流密度也随之降低。这表明钠离子的存在可能会影响离子液体的导电性能，对于电子传输有一定程度的抑制作用。 接着，研究者使用循环伏安法来评估不同Na+含量离子液体的电化学特性，发现交换电流密度随Na+含量的增加而有所上升。这可能是因为钠离子作为杂质，改变了电解液的反应活性中心，从而影响了电化学反应速率。然而，电极转移系数在Na+含量变化中保持相对稳定，说明钠离子对电子转移过程的影响较小。 在恒电流电沉积实验中，研究发现铝沉积的电流效率随Na+含量的增加而降低，这意味着在相同的沉积条件下，Na+的存在可能导致能量消耗增加。这可能是由于钠离子的存在可能阻碍了铝离子的有效吸附和脱出，降低了沉积过程的效率。 关于沉积层形貌，当Na+含量低于0.2 g/L时，对其影响不大，铝沉积层保持原有的特征。然而，当Na+含量提升至0.5 g/L时，沉积层变得更平整致密，颗粒尺寸减小。这表明适量的钠离子可能有助于改善沉积层的微观结构。然而，进一步增加Na+含量时，沉积颗粒又逐渐变大，这可能与离子液的稳定性以及Na+对沉积过程的干扰有关。 令人关注的是，尽管Na+在离子液体中的浓度较高（高达2.0 g/L），但它对铝沉积层的纯度影响甚微。即使在高Na+条件下，沉积的铝层中Na+的含量仍然保持在较低水平，这可能是由于铝与Na+之间形成的化合物在沉积过程中被排除或稳定化。 这项研究揭示了Na+在AlCl3-BMIC离子液体中对铝电沉积过程的复杂影响，包括电导率、电化学性能、沉积效率和层形貌等方面，这对于优化离子液体配方、提高铝电沉积工艺的效率和控制产品质量具有重要意义。