[发明专利]一种利用离子液体低温电沉积钴的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用离子液体低温电沉积钴的方法。

背景技术

离子液体是一种完全由离子构成的室温融盐，通常由几何结构不对称的有机阳离子和无机或有机阴离子组成。离子液体具有化学热稳定性高、不可燃、蒸气压低、电导率高、毒性小、电化学窗口宽等特性。离子液体在室温下即可得到在高温熔盐中才能电沉积得到的金属，但是又没有高温熔盐那样的强腐蚀性。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用离子液体低温电沉积钴的方法，该方法操作温度低、能耗少、对设备腐蚀性小、生产成本低。

一种利用离子液体低温电沉积钴的方法，其特别之处在于，包括如下步骤：以无水氯化钴CoCl₂为原料，以离子液体为电解质，先将氯化钴完全溶解在离子液体中，再采用直流电源进行电沉积，电沉积时电解槽的槽压高于氯化钴分解电压而低于离子液体的电化学窗口，从而在阴极上生产出钴，阳极上放出氯气。

其中离子液体电解质是由以烷基咪唑盐、烷基吡啶盐、烷基吡咯盐、烷基季铵盐、烷基季膦盐、氟代烷基咪唑盐、氟代烷基吡啶盐、氟代烷基吡咯盐、氟代烷基季铵盐、氟代烷基季膦盐作为阳离子，与以Cl^-、AlCl₄^-、BF₄^-、PF₆^-、NO₃^-、N(CF₃SO₂)^-、CF₃SO₃^-作为阴离子组成的一种纯离子液体或者两种及两种以上的混合离子液体。

其中采用直流电沉积方式，以钴板为阳极，固体铜为阴极，阴极电流密度控制在5～100A/m²，槽电压1.0～2V，极距15～40mm，电解温度控制在25～150℃。

其中电解槽内阴极与阳极垂直排列，电极表面相互平行，并且在电解槽内至少设有一组以阳--阴--阳方式排列的电极。

本发明提供了一种利用离子液体低温电沉积生产金属钴的方法。该方法以氯化钴CoCl₂为原料，将CoCl₂溶解到离子液体中，配制成离子液体-CoCl₂电解液，进行电沉积。电沉积过程中，槽电压要高于氯化钴的分解电压，而低于离子液体的电化学窗口，阴极上生产钴，阳极上放出氯气。离子液体质量轻、无毒、无挥发性、无可燃性、导电性良好、热稳定性高、熔点低、沸点高、电化学窗口宽，能够减缓对电极材料和槽衬的腐蚀，并可循环利用。本发明针对目前工业电沉积生产钴存在的一些问题，如高能耗、对环境不友好、腐蚀设备，成本大、污染环境等问题，提出一种利用离子液体进行电沉积生产钴。该方法操作温度低、能耗少、对设备腐蚀性小，将大大降低生产成本。

具体实施方式

本发明是一种利用离子液体低温电沉积生产金属钴的方法，该方法以氯化钴CoCl₂为原料，将CoCl₂溶解到离子液体中，所得溶液为电解液进行直流电沉积。槽压高于氯化钴的分解电压，而低于离子液体的电化学窗口。阴极上产生钴，阳极上放出氯气。方法所选用的离子液体主要考虑两个问题，一是对氯化钴有良好的溶解性，二是具有较宽的电化学窗口和较高的电导率。常见离子液体的阳离子有烷基咪唑盐、烷基吡啶盐、烷基吡咯盐、烷基季铵盐、烷基季膦盐等阳离子，为了提高其电化学稳定性还可以对其进行氟代处理。常用的阴离子除氯离子外还有BF₄^-、PF₆^-、NO₃^-、AlCl₄^-、CF₃SO₃^-、N(CF₃SO₂)₂^-等阴离子。另外所采用的离子液体可以是一种纯离子液体，也可以是两种以上的混合离子液体。

实施例1：