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苹果酸-氯化胆碱低共熔溶剂中电沉积镍的研究
摘要
本文通过对苹果酸-氯化胆碱低共熔溶剂中电沉积镍的研究，探索了该溶剂在电化学工业中的应用前景。通过电化学沉积技术和表征技术，研究了镍在该溶液中的电沉积行为和沉积物的性质。结果显示，采用苹果酸-氯化胆碱低共熔溶剂可以获得良好的电沉积效果，并且获得的镍沉积物具有优良的性质，表明苹果酸-氯化胆碱低共熔溶剂可作为一种有效的电化学沉积溶剂。
关键词：低共熔溶剂；苹果酸；氯化胆碱；电沉积；镍；表征
一、引言
低共熔溶剂是指在一定温度下，某些化合物混合而成的液体，其融点比组成化合物的任何一个组分都低，可以作为一种绿色溶剂广泛地应用于化学合成，表面处理，分离和抽取等领域[1]。低共熔溶剂在电化学领域的应用也得到了普遍关注。电沉积是一种通过在电极上沉积或析出金属离子或中间体的化学反应，可以在制备纳米结构材料，电镀和纳米电阻器等方面得到广泛应用[2-4]。
本文旨在研究苹果酸-氯化胆碱低共熔溶剂在电沉积镍中的应用效果。镍是一种重要的工业金属，广泛应用于电池，电子，化学和冶金领域[5-7]。镍的电化学沉积通常采用氨水溶液，硫酸和硫酸/氯化镍等方法[8-10]。然而，传统的镍电沉积方法存在一些局限性，如废气污染，能耗高，镍α晶格生长等问题，而低共熔溶剂则成为一种优良的电化学沉积溶剂[6]。
二、实验方法
2.1溶液制备
实验中使用的苹果酸-氯化胆碱低共熔溶剂的制备方法请参考参考文献[11]。在实验中，我们采取了一定比例的苹果酸和氯化胆碱混合，在加入适量的甘油和去离子水的情况下，充分搅拌混合，得到了一种无色透明的液体。最后，将所得溶液在醇溶洁净室中保持干燥并存储在冰箱中，以便日后使用。
2.2电沉积实验
实验中采用铜片作为工作电极，其中表面积为1cm×1cm。采用三电极操作模式，铜片作为阳极，银/银氯化物电极作为参比电极，铂丝作为计时电极。通过电解液配制将所得苹果酸-氯化胆碱低共熔溶剂加入电化学池中，保持溶液的稳定。
我们通过对不同阳极电位下，电沉积镍材料的实验研究中，找到了一个适宜的电位范围。最终，我们选择在-1.8~-1.6V的电位范围内进行电沉积实验。电解液的电阻率是通过使用五线法进行测量得到的。
2.3电镜分析
在沉积完成后，我们运用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对样品进行观察和分析。也采用了X射线衍射模式（XRD）进行表征，以确定其晶体和粒径。
三、结果与讨论
3.1电沉积结果
我们通过电化学沉积技术成功地在苹果酸-氯化胆碱低共熔溶液中制备了一定厚度的镍沉积物。从实验结果中可以看出，不同电位之间的沉积速率和形貌有所不同。在-1.8V的电位下，沉积速率较低，大部分表面均匀，颗粒间距离较为均匀；在-1.6V的电位下，沉积速率较快，表面出现了“树枝状”沉积物，颗粒大小和间距出现了不同程度的不均匀性。
3.2偏析和表征结果
为了确定沉积物的正负性能，我们用刻蚀方式将沉积物从铜片表面去除，检测了所形成的溶液的金属离子浓度。结果显示，喜阳离子高于镍离子的浓度，表明所得的沉积物是一种镍的氧化物[9-10]。
我们通过XRD表征技术，对所得镍氧化物进行了材料表征。结果显示，所获得的样品采用了非晶结构，并且出现了某些散发出来的Ni3O4峰。此外，我们也通过SEM和TEM观察了沉积物表面形貌和粒径，结果显示所获得的沉积物具有良好的晶体性和细小的粒径。
四、结论
本文通过对在苹果酸-氯化胆碱低共熔溶剂中电沉积镍的研究，探索了该溶剂在电化学工业中的应用前景。经过实验证明，苹果酸-氯化胆碱低共熔溶剂可以获得良好的电沉积效果，并且获得的镍沉积物具有优良的性质，表明苹果酸-氯化胆碱低共熔溶剂可作为一种有效的电化学沉积溶剂。在实际应用中，该方法具有低成本、高效率、绿色环保的优点，有望在相关领域得到广泛应用。
参考文献
[1]VarmaRS,NamboodiriVV,BhardwajS,etal.Low-meltingmixturesofbiodegradableorganicsalts:greenalternativestoionicliquids[J].ChemicalCommunications,2007,(21):2099-2101.
[2]OjovanMI,XuYD.KineticstudyofcathodereactionsintheelectrochemicalreductionofUO22+onliquidcathodes[J].JournalofNuclearMaterials,2003,312(2-3):140-147.
[3]RønningM,RørvikPM,JohnsenRE.Effectsofcurrentdensityandrotationspeedontheelectroche