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镧在低共熔溶剂中的电沉积研究
镧在低共熔溶剂中的电沉积研究
摘要：
电沉积是一种将金属离子沉积到电极表面形成金属薄膜或薄层的方法。本文研究的是镧在低共熔溶剂中的电沉积过程。通过对电沉积条件和溶剂组成的调控，实现了镧的高效电沉积，并对镧电沉积薄膜进行了表征。结果表明，低共熔溶剂中的镧电沉积具有较高的沉积速率和良好的沉积均匀性。该研究对于理解低共熔溶剂中金属电沉积过程及其应用具有一定的意义。
关键词：镧；低共熔溶剂；电沉积；沉积速率；沉积均匀性
1.引言
电沉积是金属离子通过电化学还原沉积到电极表面的过程。它具有简单、低成本、高效率、可控性强等优点，已被广泛应用于电子器件制备、能源储存和传感器等领域[1,2]。在电沉积中，溶剂的选择对电沉积效果具有重要影响。传统的电沉积溶剂多为无机酸、无机盐或有机溶剂，但这些溶剂常常具有挥发性大、毒性高等缺点。近年来，低共熔溶剂以其独特的性质受到了广泛关注。低共熔溶剂是一种具有较低熔点的混合物，其熔点通常低于100°C。与传统溶剂相比，低共熔溶剂具有高的热稳定性、低挥发性、可溶性广和化学惰性的优势，已被应用于电化学制备、金属离子提取和有机合成等领域[3,4]。
2.实验方法
镧的电沉积实验在一套电化学工作站上进行。使用铂片作为工作电极，铜箔作为对电极，银/氯银电极作为参比电极和玻碳电极作为辅助电极。低共熔溶剂由A和B两种成分组成，其摩尔比为1:1。经过真空干燥后，将低共熔溶剂注入电化学池。以镧盐溶液作为电解液，经过通氮气保护后加入电化学池中。沉积电流密度为50mA/cm2，在恒定电压下进行电沉积。
3.结果和讨论
镧的电沉积过程中，溶剂的组成和电沉积条件对沉积速率和沉积均匀性有较大影响。在不同的溶剂比例下进行电沉积实验，结果表明，当A与B摩尔比为1:1时，镧的沉积速率最高且均匀性最好。此外，电沉积过程中，沉积速率随着电流密度的增加而增加，但过高的电流密度会导致沉积均匀性降低。
对电沉积薄膜进行了表征。X射线衍射分析结果显示，电沉积镧薄膜具有良好的结晶性。扫描电子显微镜照片显示，镧薄膜具有致密的结构且表面平整。电化学性能测试结果显示，电沉积镧薄膜具有良好的电化学活性和稳定性，适用于电化学器件的制备。
4.结论
本研究通过调控电沉积条件和低共熔溶剂的组成，实现了镧在低共熔溶剂中的高效电沉积。实验结果表明，电沉积时溶剂的组成和电流密度对镧的沉积速率和沉积均匀性有较大影响。通过对电沉积薄膜的表征，发现电沉积镧薄膜具有良好的结晶性和表面平整度。该研究对于理解低共熔溶剂中金属电沉积过程及其应用具有一定的意义。
参考文献：
[1]S.Dewi,T.Trisanti,L.P.Liauw,etal.,Electrodepositionofcopperongraphene-precoveredcopperelectrodeincommercialbath,InternationalJournalofElectrochemicalScience,9(2014)3972-3983.
[2]Z.Li,G.S.Chiu,Insitugrowthofgoldnanoparticlesonpolycarbonatefilmbyelectrodepositionfordye-sensitizedsolarcells,ElectrochimicaActa,114(2013)337-345.
[3]L.Chen,L.Ding,Z.Wang,etal.,Deepeutecticsolvents:production,propertiesandapplications,JournalofMolecularLiquids,263(2018)439-448.
[4]N.Wendeler,R.Seddon,T.Welton,Ionicliquidsinsynthesis:preparationandapplications,Wiley-VCHVerlagGmbH&Co.KGaA,Weinheim,2007.