一種利用離子液體低溫電沉積鎵的方法技術

本發明專利技術涉及一種利用離子液體低溫電沉積鎵的方法，將作為電解質的離子液體加熱到無色透明狀態，然后將氯化鎵溶解到離子液體中，再對該溶液中的氯化鎵進行電沉積，電解槽的陰極上生成鎵，陽極上放出氯氣；其中，電沉積過程中，電解槽的槽電壓高于氯化鎵分解電壓，且電解槽的槽電壓低于離子液體的電化學窗口。本發明專利技術電沉積鎵的操作溫度低、能耗少、對設備腐蝕性小，將大大降低生產成本，對環境友好。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于化學化工冶金領域，具體涉及ー種利用離子液體低溫電沉積鎵的方法。
技術介紹
目前，エ業電沉積生產鎵存在的一些問題，如高能耗、對環境不友好、腐蝕設備，成本大、污染環境等問題。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術的不足，提出了ー種利用離子液體低溫電沉積鎵的方法。為了達到上述技術目的，本專利技術采用的技術方案是將離子液體加熱到無色透明狀態，然后將氯化鎵溶解到離子液體中，形成氯化鎵溶液；再對氯化鎵溶液進行電沉積，電解槽的陰極上生成鎵，陽極上放出氯氣；其中，電沉積過程中，電解槽的槽電壓高于氯化鎵分解電壓，且電解槽的槽電壓低于離子液體的電化學窗ロ。所述的離子液體是通過油浴加熱到無色透明狀態。所述的離子液體為以下陰離子和陽離子組成的離子液體中的ー種或幾種的混合物；其中，陽尚子為燒基味卩坐鹽、燒基批淀鹽、燒基批略鹽、燒基李按鹽、燒基李勝鹽、氣代燒基咪唑鹽、氟代烷基吡啶鹽、氟代烷基吡咯鹽、氟代烷基季銨鹽或氟代烷基季膦鹽，陰離子為 Cl' AlCl4' BF4' PF6' NO3' N (CF3SO2) 2 或 CF3SO3'所述的電解槽的陽極為金屬鉬或純度大于99. 9%的高純金屬鎢，陰極為固體鎵片。所述的電沉積采用直流電沉積方式，陰極的電流密度控制在5 100A/m2，槽電壓為1. 0 3V，陰極和陽極之間的極距為15 60mm，電解槽電沉積溫度控制在25 150°C。所述的電解槽內陽極與陰極表面相互平行。所述的電解槽內至少設有ー組以陽極-陰極-陽極方式排列的電極。進ー步，所述的離子液體為氯代1-こ基-3-甲基咪唑和/或氯代1- 丁基-3甲基咪唑。本專利技術以以氯化鎵(GaCl3)為原料，以離子液體為電解質，先將氯化鎵溶解在其中，再采用直流電源進行電沉積。由于離子液體是ー種完全由離子構成的室溫融鹽，通常由幾何結構不対稱的有機陽離子和無機或有機陰離子組成。與傳統溶劑相比，離子液體具有化學熱穩定性高、不可燃、蒸氣壓低、電導率高、毒性小、電化學窗ロ寬等特性；而且，本專利技術的離子液體對氯化鎵有良好的溶解性，將離子液體作為電解質即可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腐蝕性。所以，本專利技術電沉積鎵的操作溫度低、能耗少、對設備腐蝕性小，將大大降低生產成本，對環境友好。 進一歩，為了提高其電化學穩定性還可以對離子液體中的陽離子進行氟代處理。具體實施方式實施例1 :將氯代1-こ基-3-甲基咪唑([Emim]Cl)離子液體在60°C的恒溫油浴下加熱到無色透明狀態，然后在磁力攪拌下將氯化鎵(GaCl3)溶解到氯代1-こ基-3-甲基咪唑離子液體中，形成氯化鎵溶液；再以兩片平行的純度在99. 9%以上的金屬鎢為陽扱，固體金屬鎵為陰極對氯化鎵溶液進行電沉積，陽極上產生氯氣，陰極上析出固體鎵；其中，電解槽內陽極與陰極表面平行，陽極與陰極以陽極-陰極-陽極的方式排列；陰極的電流密度控制在80A/m2，槽電壓為2. 8V，陰極和陽極之間的極距15mm，電沉積溫度50°C，電沉積時間為0.5h。實施例2:將氯代1- 丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Cl)離子液體在60°C的恒溫油浴下加熱到無色透明狀態，然后在磁力攪拌下將氯化鎵(GaCl3)溶解到氯代1-丁基-3-甲基咪唑離子液體中，形成氯化鎵溶液；再以兩片平行的純度在99. 9%以上的金屬鎢為陽扱，固體金屬鎵為陰極對氯化鎵溶液進行電沉積，陽極上產生氯氣，陰極上析出固體鎵；其中，電解槽內陽極與陰極表面平行，陽極與陰極以陽極-陰極-陽極的方式排列；陰極的電流密度控制在80A/m2，槽電壓為3. 0V,陰極和陽極之間的極距14mm，電沉積溫度50°C，電沉積時間為0.5h。實施例3:將氯代1-こ基-3-甲基咪唑([Emim]Cl)離子液體在60°C的恒溫油浴下加熱到無色透明狀態，然后在磁力攪拌下將氯化鎵(GaCl3)溶解到氯代1-こ基-3-甲基咪唑離子液體中，形成氯化鎵溶液；再以兩片平行的金屬鉬為陽極，固體金屬鎵為陰極對氯化鎵溶液進行電沉積，陽極上產生氯氣，陰極上析出固體鎵；其中，電解槽內陽極與陰極表面平行，陽極與陰極以陽極-陰極-陽極的方式排列；陰極的電流密度控制在5A/m2，槽電壓為3. 0V,陰極和陽極之間的極距21mm，電沉積溫度150°C，電沉積時間為2. 0h。實施例4:將氯代1- 丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Cl)和氯代1-乙基_3_甲基咪唑([Emim]Cl)混合離子液體在60°C的恒溫油浴下加熱到無色透明狀態，然后在磁力攪拌下將氯化鎵(GaCl3)溶解到氯代1- 丁基-3-甲基咪唑和氯代1乙基-3-甲基咪唑([Emim]Cl)混合離子液體中，形成氯化鎵溶液；再以兩片平行的純度在99. 9%以上的金屬鎢為陽扱，固體金屬鎵為陰極對氯化鎵溶液進行電沉積，其中，電解槽內陽極與陰極表面平行，陽極與陰極以陽扱-陰極-陽極的方式排列；陰極的電流密度控制在32A/m2，槽電壓為1. 0V，陰極和陽極之間的極距45mm，電沉積溫度80°C，電沉積時間為2. 5h，陽極上產生氯氣，陰極上析出固體鎵。實施例5 將氯代1- 丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Cl)離子液體在60°C的恒溫油浴下加熱到無色透明狀態，然后在磁力攪拌下將氯化鎵(GaCl3)溶解到氯代1-丁基-3-甲基咪唑離子液體中，形成氯化鎵溶液；再以兩片平行的純度在99. 9%以上的金屬鎢為陽扱，固體金屬鎵為陰極對氯化鎵溶液進行電沉積，陽極上產生氯氣，陰極上析出固體鎵；其中，電解槽內陽極與陰極表面平行，陽極與陰極以陽極-陰極-陽極-陰極-陽極的方式排列；陰極的電流密度控制在100A/m2，槽電壓為1. 0V,陰極和陽極之間的極距60mm，電沉積溫度25°C，電沉積時間為2.5h。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用離子液體低溫電沉積鎵的方法，其特征在于：將離子液體加熱到無色透明狀態，然后將氯化鎵溶解到離子液體中，形成氯化鎵溶液；再對氯化鎵溶液進行電沉積，電解槽的陰極上生成鎵，陽極上放出氯氣；其中，電沉積過程中，電解槽的槽電壓高于氯化鎵分解電壓，且電解槽的槽電壓低于離子液體的電化學窗口。

【技術特征摘要】
1.一種利用離子液體低溫電沉積鎵的方法，其特征在于將離子液體加熱到無色透明狀態，然后將氯化鎵溶解到離子液體中，形成氯化鎵溶液；再對氯化鎵溶液進行電沉積，電解槽的陰極上生成鎵，陽極上放出氯氣；其中，電沉積過程中，電解槽的槽電壓高于氯化鎵分解電壓，且電解槽的槽電壓低于離子液體的電化學窗口。2.根據權利要求1所述的利用離子液體低溫電沉積鎵的方法，其特征在于所述的離子液體是通過油浴加熱到無色透明狀態。3.根據權利要求1所述的電沉積生產金屬鎵的方法，其特征在于所述的離子液體為以下陰離子和陽離子組成的離子液體中的一種或幾種的混合物；其中，陽離子為烷基咪唑鹽、燒基批淀鹽、燒基批略鹽、燒基季按鹽、燒基季勝鹽、氣代燒基味卩坐鹽、氣代燒基批淀鹽、 氟代烷基吡咯鹽、氟代烷基季銨鹽或氟代烷基季膦鹽，陰離子為Cl—、A...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬梅彥，
申請(專利權)人：彩虹集團公司，
類型：發明
國別省市：