離子液體電沉積Mg-Ni儲氫合金的形成機理及儲氫性能研究

《離子液體電沉積Mg-Ni儲氫合金的形成機理及儲氫性能研究》是依託昆明理工大學，由徐存英擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：離子液體電沉積Mg-Ni儲氫合金的形成機理及儲氫性能研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：徐存英
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

研究離子液體電沉積Mg-Ni儲氫合金薄膜的形成機理、結構與儲氫性能，不僅可以發展電極電勢相差較大金屬的共沉積理論，為製備各種新功能材料奠定理論基礎；還將促進鎂基儲氫合金的實際套用。本項目擬採用電化學方法，在離子液體中進行Mg-Ni合金薄膜的電沉積。具體內容包括：篩選出合適的離子液體，通過紅外、紫外-可見、拉曼等光譜技術對離子液體電解液進行表征，配合量子化學計算，分析金屬離子在離子液體中的存在形式，通過電化學綜合測試，研究金屬離子間的耦合關聯、電極反應過程動力學，揭示離子液體共沉積Mg-Ni合金的電化學機理。研究電解液組成、沉積條件對Mg-Ni合金組成、結構的影響規律，確立微結構可調控Mg-Ni合金薄膜的沉積條件，獲得出離子液體電沉積Mg-Ni合金的新理論和新方法。測定Mg-Ni合金薄膜膜的吸氫量、吸放氫動力學曲線和PCT曲線，探索合金組成、結構對其儲氫性能的影響機制。

結題摘要

鎂鎳合金以儲氫量高、資源豐富和價格低廉等優點，被認為是最具有開發前景的儲氫材料之一。本項目針對現行鎂鎳合金製備工藝存在的問題，採用離子液體作為電解質進行電沉積製備Mg-Ni合金的研究。 （1）系統測定了BMIC-GL、EMIC-EG、TMBAC-GL、DMF-MgCl2.6H2O、[Bmim]DAC等離子液體的電化學視窗、電導率等物理化學性能，發現這些離子液體能夠滿足電沉積Mg-Ni合金的要求。（2）研究了Ni(II)和Mg(II)在不同離子液體中的電化學行為，發現Ni(II)和Mg(II)在這些離子液體中的還原和共還原均受擴散控制，Ni(II) 在BMIC-GL、EMIC-EG、TMBAC-GL和[Bmim]DAC中的擴散係數相差不大，為同一數量級，而在DMF-MgCl2.6H2O中的擴散係數則小一個數量級。研究還發現Mg(II)難以單獨在離子液體中還原析出，但可以在鎳的誘導下發生共沉積。 此外，Mg-Ni在BMIC-GL、TMBAC-GL和DMF-MgCl2.6H2O離子液體中的共沉積符合瞬間三維成核與生長過程，而在[Bmim]DAC符合三維連續成核與生長過程，與金屬鎳在這些離子液體中的還原一致。（3）利用恆電位方法製備了Mg-Ni合金，發現離子液體種類、沉積電位、主鹽濃度、溫度等參數對沉積合金組成、結構和形貌有直接影響，在BMIC-GL、TMBAC-GL離子液體中得到的合金鍍層比較緻密，得到的高鎂含量合金主要為無定型結構，在DMF-MgCl2.6H2O、[Bmim]DAC中得到的高鎂含量合金為Mg2Ni合金。在鎂含量基本一致的合金中，無定型結構的鎂鎳合金的電化學儲量較大和循環穩定性較好。（4）研究了Ni-La、Mg-Zn、Mg-Cu在離子液體中的電沉積，發現離子液體的種類、電流密度、溫度等參數對沉積合金的組成、結構和形貌存在類似的影響，其電化學機理與電沉積Mg-Ni合金也相似。（5）採用離子液體電沉積出Zn-Ti、Al-Ti等活潑金屬合金，發現離子液體適合低溫製備活潑金屬合金。 採用離子液體電沉積製備鎂合金，不僅促進了Mg-Ni儲氫合金的實際套用，同時為電沉積電極電位相差較大的兩種金屬提供了理論基礎，具有重要的科學意義；將離子液體用於Al-Ti等合金的製備，對於探索活潑金屬合金製備新技術具有潛在的套用價值。