專利名稱：一種利用離子液體低溫電沉積鈷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用離子液體低溫電沉積鈷的方法。
背景技術(shù)：
離子液體是一種完全由離子構(gòu)成的室溫融鹽，通常由幾何結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的有機(jī)陽離子和無機(jī)或有機(jī)陰離子組成。離子液體具有化學(xué)熱穩(wěn)定性高、不可燃、蒸氣壓低、電導(dǎo)率高、毒性小、電化學(xué)窗口寬等特性。離子液體在室溫下即可得到在高溫熔鹽中才能電沉積得到的金屬，但是又沒有高溫熔鹽那樣的強(qiáng)腐蝕性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用離子液體低溫電沉積鈷的方法，該方法操作溫度低、能耗少、對(duì)設(shè)備腐蝕性小、生產(chǎn)成本低。一種利用離子液體低溫電沉積鈷的方法，其特別之處在于，包括如下步驟以無水氯化鈷CoCl2為原料，以離子液體為電解質(zhì)，先將氯化鈷完全溶解在離子液體中，再采用直流電源進(jìn)行電沉積，電沉積時(shí)電解槽的槽壓高于氯化鈷分解電壓而低于離子液體的電化學(xué)窗口，從而在陰極上生產(chǎn)出鈷，陽極上放出氯氣。其中離子液體電解質(zhì)是由以烷基咪唑鹽、烷基吡啶鹽、烷基吡咯鹽、烷基季銨鹽、燒基季勝鹽、氣代燒基味卩坐鹽、氣代燒基批淀鹽、氣代燒基批略鹽、氣代燒基季按鹽、氣代燒基季膦鹽作為陽離子，與以Cr、AlCl4' BF4_、PF6_、N03_、N(CF3SO2)' CF3SOf作為陰離子組成的一種純離子液體或者兩種及兩種以上的混合離子液體。其中采用直流電沉積方式，以鈷板為陽極，固體銅為陰極，陰極電流密度控制在5 ΙΟΟΑ/m2，槽電壓I. O 2V，極距15 40_，電解溫度控制在25 150°C。其中電解槽內(nèi)陰極與陽極垂直排列，電極表面相互平行，并且在電解槽內(nèi)至少設(shè)有一組以陽一陰一陽方式排列的電極。本發(fā)明提供了一種利用離子液體低溫電沉積生產(chǎn)金屬鈷的方法。該方法以氯化鈷CoCl2為原料，將CoCl2溶解到離子液體中，配制成離子液體-CoCl2電解液，進(jìn)行電沉積。電沉積過程中，槽電壓要高于氯化鈷的分解電壓，而低于離子液體的電化學(xué)窗口，陰極上生產(chǎn)鈷，陽極上放出氯氣。離子液體質(zhì)量輕、無毒、無揮發(fā)性、無可燃性、導(dǎo)電性良好、熱穩(wěn)定性高、熔點(diǎn)低、沸點(diǎn)高、電化學(xué)窗口寬，能夠減緩對(duì)電極材料和槽襯的腐蝕，并可循環(huán)利用。本發(fā)明針對(duì)目前工業(yè)電沉積生產(chǎn)鈷存在的一些問題，如高能耗、對(duì)環(huán)境不友好、腐蝕設(shè)備，成本大、污染環(huán)境等問題，提出一種利用離子液體進(jìn)行電沉積生產(chǎn)鈷。該方法操作溫度低、能耗少、對(duì)設(shè)備腐蝕性小，將大大降低生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種利用離子液體低溫電沉積生產(chǎn)金屬鈷的方法，該方法以氯化鈷CoCl2為原料，將CoCl2溶解到離子液體中，所得溶液為電解液進(jìn)行直流電沉積。槽壓高于氯化鈷的分解電壓，而低于離子液體的電化學(xué)窗口。陰極上產(chǎn)生鈷，陽極上放出氯氣。方法所選用的離子液體主要考慮兩個(gè)問題，一是對(duì)氯化鈷有良好的溶解性，二是具有較寬的電化學(xué)窗口和較高的電導(dǎo)率。常見離子液體的陽離子有烷基咪唑鹽、烷基吡啶鹽、烷基吡咯鹽、烷基季銨鹽、烷基季膦鹽等陽離子，為了提高其電化學(xué)穩(wěn)定性還可以對(duì)其進(jìn)行氟代處理。常用的陰離子除氯離子外還有BF4_、PF6_、N03_、AlCl4' CF3SO3' N(CF3SO2)2_等陰離子。另外所采用的離子液體可以是一種純離子液體，也可以是兩種以上的混合離子液體。實(shí)施例I :稱取一定量的[Emim]Cl，緩慢加入摩爾比為I :2([Emim]Cl與氯化鋁的摩爾比為
I2)的氯化鋁AlCl3，待氯化鋁充分溶解后，再加入適量氯化鈷使[Emim]Cl與氯化鈷的摩爾比為50 :1，恒溫油浴60°C加熱，再以兩片平行高純鈷板為陽極，中間為固體銅片陰極，極距(指鈷陽極與銅陰極之間)15mm，在50A/m2的電流密度下恒電流電解O. 5h，陽極產(chǎn)生氯氣，陰極上析出固體鈷。實(shí)施例2:稱取一定量的[Bmim]Cl，緩慢加入摩爾比為I :2的氯化鋁AlCl3，待其充分溶解后，加入適量氯化鈷使[Bmim]Cl與氯化鈷的摩爾比為50 :1，恒溫油浴60°C加熱，再以兩片平行高純鈷板為陽極，中間為固體銅片陰極，極距15_，在60A/m2的電流密度下恒電流電解O. 5h，陽極產(chǎn)生氯氣，陰極上析出固體鈷。
權(quán)利要求
1.一種利用離子液體低溫電沉積鈷的方法，其特征在于，包括如下步驟以無水氯化鈷CoCl2為原料，以離子液體為電解質(zhì)，先將氯化鈷完全溶解在離子液體中，再采用直流電源進(jìn)行電沉積，電沉積時(shí)電解槽的槽壓高于氯化鈷分解電壓而低于離子液體的電化學(xué)窗口，從而在陰極上生產(chǎn)出鈷，陽極上放出氯氣。
2.如權(quán)利要求I所述的一種利用離子液體低溫電沉積鈷的方法，其特征在于其中離子液體電解質(zhì)是由以燒基咪唑鹽、燒基批唳鹽、燒基批略鹽、燒基季按鹽、燒基季勝鹽、氣代烷基咪唑鹽、氟代烷基吡啶鹽、氟代烷基吡咯鹽、氟代烷基季銨鹽、氟代烷基季膦鹽作為陽離子，與以Cr、AlCl4' BF4_、PF6_、N03_、N(CF3SO2)' CF3SOf作為陰離子組成的一種純離子液體或者兩種及兩種以上的混合離子液體。
3.如權(quán)利要求I所述的一種利用離子液體低溫電沉積鈷的方法，其特征在于其中采用直流電沉積方式，以鈷板為陽極，固體銅為陰極，陰極電流密度控制在5 ΙΟΟΑ/m2，槽電壓I. O 2V，極距15 40_，電解溫度控制在25 150°C。
4.如權(quán)利要求I所述的一種利用離子液體低溫電沉積鈷的方法，其特征在于其中電解槽內(nèi)陰極與陽極垂直排列，電極表面相互平行，并且在電解槽內(nèi)至少設(shè)有一組以陽一陰一陽方式排列的電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用離子液體低溫電沉積鈷的方法。其特點(diǎn)是，包括如下步驟以無水氯化鈷CoCl2為原料，以離子液體為電解質(zhì)，先將氯化鈷完全溶解在離子液體中，再采用直流電源進(jìn)行電沉積，電沉積時(shí)電解槽的槽壓高于氯化鈷分解電壓而低于離子液體的電化學(xué)窗口，從而在陰極上生產(chǎn)出鈷，陽極上放出氯氣。本發(fā)明提供了一種利用離子液體低溫電沉積生產(chǎn)金屬鈷的方法。本發(fā)明針對(duì)目前工業(yè)電沉積生產(chǎn)鈷存在的一些問題，如高能耗、對(duì)環(huán)境不友好、腐蝕設(shè)備，成本大、污染環(huán)境等問題，提出一種利用離子液體進(jìn)行電沉積生產(chǎn)鈷。該方法操作溫度低、能耗少、對(duì)設(shè)備腐蝕性小，將大大降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C25C3/34GK102936738SQ20121040942
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者馬梅彥 申請(qǐng)人:彩虹集團(tuán)公司