离子液体电沉积镁镍合金技术工艺方法

镁镍储氢合金具有吸氢量大，电化学储氢容量高（理论值为965mAh·g-1），密度小、资源丰富、价格低廉、环境负荷小以及吸放氢平台好等优点，成为最具开发前途的储氢材料之一。目前制备镁镍储氢合金主要采用高温熔炼法和机械合金化法。高温熔炼法是工业上制备镁镍合金的主要方法，但由于镁和镍的熔点分别为650℃和1455℃，二者相差高达805℃，在熔炼过程中镁易挥发，难于控制合金成分，偏析严重，而且操作过程较为复杂、能耗高，得到的合金活化困难、吸放氢动力学性能差；机械合金化法通过机械球磨有利于生成纳米晶、准晶或非晶，极大地改善了合金的吸放氢动力学性能，但要得到纳米晶和非晶需要长时间球磨（10～120h），规模化生产困难，同时球磨过程中容易引入杂质，从而降低镁镍合金的储氢性能。因此，有必要研究设备简单、流程短、成本低及得到镁镍合金储氢性能好的制备方法，促进镁镍合金的实际应用。电沉积法由于操作及设备简单，可通过调节电沉积工艺参数来控制沉积层组成、厚度、形貌、晶态及电子结构等优点，而成为制备镁镍合金的有效方法。而且通过镁镍合金材料薄膜化可以有效改善镁基储氢合金的反应动力学，提高其综合性能。

但是水溶液中镁离子的还原电位较负（镁的标准平衡电位为-2.34V），目前在水溶液体系中尚不能用电还原的方法得到纯金属，而且镁、镍（镍的标准平衡电位为-0.25V）的沉积电位相差太大，难以共沉积出来。不仅如此，水溶液电解液中电沉积时不可避免的要有氢气析出，气饱吸附在基底上，就会阻碍金属的沉积，导致沉积层不均匀。采用非水体系的有机溶剂和高温熔盐电沉积虽然避免了氢的析出，但有机溶剂挥发性强、电化学窗口相对较窄，难以得到镁含量高的合金膜，而且夹杂物较多，粗糙不致密。高温熔盐对设备腐蚀严重、沉积温度较高，能耗较大。加之高温下金属从氯化物中沉积的化学反应是可逆的，导致沉积层容易产生枝晶或粉末化，难以得到合金膜。为此，要得到性能较好的镁基储氢合金膜，迫切需要一种性能更好的溶剂作为电解质，离子液体的出现无疑为此提供了新的可能。

离子液体是一种由阴、阳离子组成，在室温或室温附近呈液态的有机盐，具有电化学窗口宽、导电性好、液态范围宽、无蒸汽压、稳定性好等优异性能，是一种绿色溶剂。在电沉积方面，离子液体融合了高温熔盐和水溶液的优点：具有较宽的电化学窗口和良好的导电性，在室温下即可得到在高温熔盐中才能电沉积出的金属和合金，但没有高温熔盐那样的强腐蚀性；同时，在离子液体中还可电沉积得到大多数能在水溶液中得到的金属，且无副反应，因而得到的金属质量更好，电流效率更高，特别是对铝、镁、钛等很难在水溶液中电沉积得到的金属及其合金更是如此。离子液体的上述特性及其良好的电导率使之成为电沉积研究的崭新液体，在电沉积金属方面得到越来越多的应用。

华炬新产品研究所技术咨询委员会科研人员现推荐一项离子液体电沉积镁镍合金技术工艺方法，首先，该技术采用电沉积法制备镁镍合金，可通过调节沉积条件控制合金的成分，具有成分可控、设备和工艺简单，能耗低等优点，这一点与传统的高温熔炼法和机械合金法相比具有本质的进步；其次，该技术可直接获得薄膜，有利于提高镁镍合金的储氢动力学性能；第三，本发明电解还原温度低（≤100℃），而高温熔盐电沉积温度在800℃以上，本发明中反应温度降低了700℃，在很大程度上节约成本、降低了能耗和减缓了对设备的腐蚀；第四，实现电极电位相差较大的两种金属镁和镍的共沉积，为采用电沉积制备电极电位相差较大的两种金属的合金提供了一种新方法，现将该离子液体电沉积镁镍合金技术工艺方法介绍如下供研究参考：（611511  264532）

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