熔盐电沉积碳膜的阴极过程研究

论文摘要

以熔盐为介质、碳酸盐为碳源,采用电化学方法在金属表面沉积碳膜,与物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）和有机溶剂电化学沉积等沉积方法相比,由于具有反应温度较低并且可以实现精确控制、设备简单、易于实现等优点,因此具有非常好的应用前景。为了进一步了解熔盐电沉积方法制备碳膜的电化学机理,为其实现工业化生产提供理论基础,需要深入研究电沉积碳膜过程中的反应机理和电极反应过程。本实验在450℃时的LiCl-KCl-K2CO3熔盐体系中,通过循环伏安和计时电流等电化学分析方法考察了CO32-在石墨、钛丝、氧化钛丝、铝丝等四种不同基体上的电化学行为；最后在混合熔盐中加入KNO3,研究在该熔盐体系中,C、N共沉积的可能性。实验结果表明,在450℃时的LiCl-KCl-K2CO3熔盐体系中,在石墨、钛丝、氧化钛丝、铝丝上,CO32-的还原均是按一步反应进行的,且随着还原电位的增加,还原反应电流增加。在这四种基体中,CO32-优先在石墨上被还原。在进行恒电位沉积时,沉积电位应大于其析出电位但不应负于LiCx化合物或合金的形成电位,否则会影响碳膜的沉积效果。最后在LiCl-KCl-K2CO3熔盐体系中掺入KNO3,分别在铝基体和钛基体上进行循环伏安测试,实验结果表明NO3-先发生还原反应生成NO2-和O2-。其起始电位比CO32-还原电位更负,接近Li析出的电位,该反应同时可能会伴有大量Li的生成,导致N不能同C在金属上共析出。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 碳膜及其制备方法
• 1.1.1 物理气相沉积法（PVD）
• 1.1.2 化学气相沉积法（CVD）
• 1.1.3 液相电化学沉积法
• 1.2 熔盐电化学方法制备碳膜的优缺点
• 1.3 熔盐电化学方法制备碳膜机理的研究
• 1.4 本论文的研究方法
• 1.4.1 循环伏安法
• 1.4.2 计时电流法
• 1.5 本论文的研究目的和研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验药品和设备
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验设备
• 2.2 实验内容
• 2.2.1 原料的准备
• 2.2.2 电极的制作
• 2.2.3 预电解
• 2.2.4 电化学测量
• 第三章 结果与讨论
• 2CO₃熔盐体系中,不同基体上的阴极过程'>3.1 LiCl-KCl-K₂CO₃熔盐体系中,不同基体上的阴极过程
• 3.1.1 以石墨棒做工作电极的阴极过程
• 3.1.2 以钛丝做工作电极的阴极过程
• 3.1.3 以钛丝（表面有薄层氧化物）做工作电极的阴极过程
• 3.1.4 以铝丝做工作电极的阴极过程
• 3.1.5 小结
• 2CO₃-KNO₃熔盐体系中,不同基体上的阴极过程'>3.2 LiCl-KCl-K₂CO₃-KNO₃熔盐体系中,不同基体上的阴极过程
• 3.2.1 以铝丝做工作电极的阴极过程
• 3.2.2 以钛丝做工作电极的阴极过程
• 3.2.3 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢