一種利用離子液體低溫電沉積制備鈷錳合金的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備鈷錳合金的方法，特別是涉及一種利用離子液體低溫電沉積制備鈷錳合金的方法，屬于無機化學技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鈷錳合金由于具有耐摩擦、抗腐蝕性能最先而被廣泛用作鋼鐵的保護涂層材料。近年來，由于固體氧化物燃料電池的興起，鈷錳氧化物鍍層被視為一種潛在優(yōu)良材質(zhì)。目前，鈷錳合金電沉積主要集中在水溶液中。水溶液電解具有價格低廉、電解溫度低能耗小等優(yōu)點，但由于Mn2+的標準還原電位(-1.18 vs.SHE/V)比Co 2+ (-0.28 vs.SHE/V)的負很多，使大多數(shù)電沉積所得鈷錳合金中錳的質(zhì)量分數(shù)偏低。同時水的電化學窗口比較窄，電沉積過程中通常會伴有析氫反應的發(fā)生，致使電流效率降低以及合金鍍層質(zhì)量變差。因此，找到一種沒有析氫反應無污染低溫綠色溶劑就顯的尤為重要。
[0003]離子液體，是指在室溫或接近于室溫下由有機陽離子和無機陰離子組成的液體物質(zhì)，也被稱為室溫熔融鹽。與其他溶劑相比，離子液體具有很多獨特的特性，如無毒、蒸汽壓低、熱穩(wěn)定性高、電導率高、不可燃、電化學窗口寬等。離子液體是一種理想的室溫熔鹽，具有高溫熔鹽和有機溶劑的優(yōu)點，在室溫下即可得到在高溫熔鹽中才能電沉積得到的金屬及其合金，但是又沒有高溫熔鹽那樣的強腐蝕性。
[0004]申請人通過檢索分析，目前國內(nèi)外并沒有利用離子液體低溫電沉積制備鈷錳合金的文獻被公開報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，針對水溶液中電沉積存在的問題及不足，通過反復研究和大量試驗篩選后，提供了一種利用離子液體低溫電沉積制備鈷錳合金的方法。本發(fā)明所用的離子液體無毒、不揮發(fā)、熱穩(wěn)定性高且可重復利用，因而具有電解溫度低、能耗省、污染小和對設備腐蝕較輕等優(yōu)勢。
[0006]本發(fā)明給出的的技術(shù)方案為。
[0007]—種利用離子液體低溫電沉積制備鈷錳合金的方法，其特點是包括以下步驟。
[0008]I)在惰性氣氛下，將無水CoCl2和無水MnX2溶解于離子液體中，并攪拌混合均勻形成離子液體電解液，其中離子液體與無水CoCl2和無水MnX2的摩爾比為:50:1: ( I?3) ο
[0009]2)在惰性氣氛下，以經(jīng)過處理的銅片作為陰極，鉬或石墨作為陽極，在電解溫度為60?110°C,米用恒電位方式,控制電位為-1.1?-1.5 V (vs.Ag)條件下并在步驟I)制備得到的離子液體電解液中電沉積I?4h。
[0010]3)電解結(jié)束后取出銅片先用無水乙醇清洗，再用水清洗，然后烘干，得到沉積在銅片表面的鈷猛合金。
[0011 ] 上述方法中離子液體的陽離子為烷基咪唑、烷基吡咯、烷基吡啶中的一種，如1- 丁基-3-甲基咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑、1- 丁基-3-甲基吡咯、1-乙基-3-甲基吡咯、1_ 丁基_3_甲基卩比唆、1-乙基-3-甲基卩比唆；陰尚子為二氟甲基磺酸亞胺(CF3SO3)tj
[0012]上述方法中離子液體的純度為99%，含1%水分及其他雜質(zhì)。
[0013]上述方法中MnX2中的X為錳化合物的陰離子，如Cl、CF3SO3。
[0014]上述方法中所用的無水(:0(:12純度>99.7%，無水MnCl 2純度彡99%，無水Mn (CF3SO3)2純度彡98%，所有化合物使用前都在120°C下真空干燥24h以上。
[0015]上述方法中銅片處理具體步驟為:采用不同型號砂紙對銅片表面打磨，使銅片表面光滑平整，再用乙醇超聲波清洗，然后用水清洗，最后干燥備用。
[0016]上述方法中電解液配置步驟如下:a)稱取適量的離子液體，b)稱取適量的無水CoCl2和無水MnCl 2 (或Mn (CF3SO3) 2)，然后將其加入到離子液體中，c)將配置的電解液采用磁力攪拌器攪拌，使無水CoCl2和無水MnCl 2 (或Mn (CF3SO3) 2)充分溶解，配置成藍綠色的電解液。
[0017]上述方法中的電解槽為一個10 mL的玻璃杯，當然也可以是現(xiàn)有技術(shù)中的可以作為電解槽的其它容器。
[0018]上述方法中電沉積得到的鈷錳合金的形貌和成分分別采用SEM和EDS進行分析。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是。
[0020]本發(fā)明所用的離子液體無毒、不揮發(fā)、熱穩(wěn)定性高且可重復利用，因而具有電解溫度低、能耗省、污染小和對設備腐蝕較輕等優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明實施例1中制備的鈷錳合金的SEM圖；其放大倍率為1000。
[0022]圖2是本發(fā)明實施例1中制備的鈷錳合金的EDS圖。
[0023]圖3是本發(fā)明實施例2中制備的鈷錳合金的SEM圖；其放大倍率為1000。
[0024]圖4是本發(fā)明實施例2中制備的鈷錳合金的EDS圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0026]實施例1。
[0027]該離子液體低溫電沉積制備鈷錳合金的方法包括以下步驟:
1)在惰性氣氛下，將無水CoCl2和無水MnCl2溶解于離子液體中，并攪拌混合均勻形成離子液體電解液；其中離子液體與無水CoCl2和無水MnCl2的摩爾比為:50:1: 2，離子液體為1- 丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸亞胺；
2)在惰性氣氛下，以經(jīng)過處理的銅片作為陰極，鉬或石墨作為陽極，在電解溫度為110°C，采用恒電位方式，控制電位為-1.1 V (vs.Ag)條件下并在步驟I)制備得到的離子液體電解液中電沉積2h ；
3)電解結(jié)束后取出銅片先用無水乙醇清洗，再用水清洗，然后烘干，得到沉積在銅片表面的鈷錳合金，如圖1和圖2所示。
[0028]實施例2。
[0029]該離子液體低溫電沉積制備鈷錳合金的方法包括以下步驟: 1)在惰性氣氛下，將無水CoCl2和無水Mn(CF 3S03) 2溶解于離子液體中，并攪拌混合均勻形成離子液體電解液；其中離子液體與無水CoCl2和無水Mn (CF 3S03)2的摩爾比為:50:1: 1，離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸亞胺；
2)在惰性氣氛下，以經(jīng)過處理的銅片作為陰極，鉬或石墨作為陽極，在電解溫度為90°C，采用恒電位方式，控制電位為-1.4 V (vs.Ag)條件下并在步驟I)制備得到