釹在離子液體中的陽極行為及機(jī)理.pdf

1、金屬釹(Nd)是較重要的稀土金屬之一，因?yàn)槠洫?dú)特的4f電子層結(jié)構(gòu)，所以一些Nd及含Nd合金具備了特殊的光、電、磁和催化性能，在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用極其廣泛，其主要應(yīng)用領(lǐng)域有永磁體材料、高級(jí)金屬合金以及添加劑等等。然而在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要對(duì)Nd及其合金進(jìn)行表面處理，以提高其耐蝕性能。由于Nd的活性高，表面處理的難度極大，因此尋找適合金屬Nd及其合金特點(diǎn)的表面處理新介質(zhì)，并開展相關(guān)的應(yīng)用及機(jī)理的研究，是表面科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域中重要的課題。離子液體是

2、一種新型溶液，是除水和有機(jī)溶劑之外的第三大溶劑，在活性金屬的表面工程領(lǐng)域中具有獨(dú)特的應(yīng)用前景。
　　本文主要研究了Nd在2∶1酸性AlCl3-氯化1-甲基-3-乙基咪唑（AlCl3-EMIC）、0.8∶1堿性AlCl3-EMIC以及1-丁基-1-甲基吡咯烷雙（三氟甲磺酰）亞胺鹽([BMP]Tf2N)離子液體中的陽極行為。采用循環(huán)伏安法測定了三種離子液體的電位窗;通過線性伏安掃描、恒電流極化以及恒電位極化研究了Nd在離子液體中陽極溶

3、解，利用恒電流溶解計(jì)算了Nd的溶解價(jià)態(tài);最后采用SEM考察了恒電流溶解之后Nd的表面形貌，并通過EDS和原位Raman進(jìn)行Nd表面成分的分析。
　　本文的研究結(jié)果表明，在2∶1酸性AlCl3-EMIC中，當(dāng)陽極電流密度≥5mA/cm2時(shí)，在Nd和離子液體的界面會(huì)形成粘性膜。粘性膜的產(chǎn)生是由于高粘度的溶解產(chǎn)物Nd(Ⅲ)在Nd和離子液體界面聚集的結(jié)果。粘性膜的產(chǎn)生有著“鈍化—活化”的作用，在該作用下，Nd基體發(fā)生均勻溶解，表面的氧化膜

4、被徹底去除，并且溶解后的Nd基體表面非常均勻平滑。當(dāng)陽極電流密度≤2mA/cm2時(shí)，不形成粘性膜。因?yàn)闆]有粘性膜的“鈍化—活化”作用，Nd基體發(fā)生局部溶解，在其表面形成許多點(diǎn)蝕坑，表面的氧化膜不能被徹底去除。
　　在0.8∶1堿性AlCl3-EMIC和[BMP]Tf2N離子液體中，Nd表面氧化膜對(duì)陽極溶解有著很大的影響，只有在一定的陽極電位（0V和1.4Vvs.Pt）下，氧化膜才會(huì)發(fā)生破壞，隨后Nd發(fā)生溶解;Nd的溶解產(chǎn)物分別為[