[发明专利]一种以溶剂中盐电解质低温制备金属锌的方法

说明书

本发明提供一种以溶剂中盐电解质低温制备金属锌的方法，属于冶金技术领域，包括如下操作步骤；S1、称量氯化锌和碳酸乙烯酯(EC)，在惰性气氛环境下，搅拌加热，制备成均一透明的液体电解质，即EC‑ZnCl₂溶剂中盐电解质；S2、在惰性气氛环境下，采用三电极电解池进行电解，将电极插入EC‑ZnCl₂溶剂中盐电解质中，进行电解；S3、电解完毕，将阴极片取出，洗净去除表面电解质残留，干燥后在阴极片上获得电解产物金属锌。本发明在低温下采用成本较低且溶解性好的EC作为溶剂来溶解氯化锌，该电解质在室温下呈液态，采用本方法电解锌，流程短，操作简单，且EC在电解过程中不消耗，可循环使用，绿色环保，有利于工业上的扩大化生产。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种以溶剂中盐电解质低温制备金属锌的方法。

背景技术

锌是除铝之外丰度最高的有色金属，是社会生产活动中不可缺少的元素，具有耐腐蚀性，良好的延展性，耐磨性等优良特性，可与多种金属制成合金，广泛地应用于钢铁材料的耐腐蚀电镀，合金压铸件和电子器件等。锌的消耗量有一半用于钢材的镀层防腐，传统上金属锌的制备是在碱性氰化物电镀液或酸性氯酸盐电镀液中，氰化物镀液有毒有害，氯酸盐镀液有腐蚀性，且锌在水溶液中电解会有氢脆效应，氢会渗透到基材当中，导致被电镀的钢部件断裂，因此寻找无毒无害，腐蚀性弱，且没有析氢反应的镀液具有重要意义。

离子液体是能够在低温下电解金属及合金的非质子溶剂，没有析氢反应，且电化学窗口宽，蒸气压低，使用温度范围宽，具有良好的电化学稳定性和热稳定性，可用来替代水溶液介质来电解锌。但离子液体的成本较高，制备复杂，难以在工业上广泛使用，需要寻找更加便宜且易于制备的低温非质子电解质来电解锌。

深共晶溶剂、溶剂化物离子液体，溶剂中盐等类离子液体近年来在电解金属的应用方面有持续热度，在这些介质中电解制备金属锌可以节省开支，并且制备流程简单，无毒环保。Xie，Fashu，Marín-Sánchez等人在氯化胆碱-尿素基深共晶溶剂中通过调节操作参数可以获得具有耐腐蚀性的Cu-Zn，Zn-Ni，Zn-Ce合金镀层。深共晶溶剂价格低廉，具有良好的溶解性，在工业上还可用于含锌粉尘的二次回收利用。但其获得的电解产物表面有裂缝，且腐蚀电压较低。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种以溶剂中盐电解质低温制备金属锌的方法，本发明采用的碳酸乙烯酯极性溶剂具有良好的溶解性，且电解质制备简单，流程短，能够在非水介质中制备金属锌，避免氢脆。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种以溶剂中盐电解质低温制备金属锌的方法，包括以下步骤：

S1、称量氯化锌和碳酸乙烯酯(EC)，在惰性气氛环境下，搅拌加热，制备成均一透明的液体电解质，即EC-ZnCl₂溶剂中盐电解质；

S2、在惰性气氛环境下，采用三电极电解池进行电解，将电极插入EC-ZnCl₂溶剂中盐电解质中，进行电解；

S3、电解完毕，将阴极片取出，洗净去除表面电解质残留，干燥后在阴极片上获得电解产物金属锌。

进一步地，所述步骤S1中EC的纯度不低于99wt％，氯化锌的纯度不低于99wt％。

进一步地，所述步骤S1中，所述EC-ZnCl₂溶剂中盐电解质，其中EC与氯化锌的摩尔比为4:1～2:1；当添加的氯化锌含量过低时，无法在室温下形成液态电解质，当添加的氯化锌含量过高时，会导致电解质凝固。

进一步地，所述步骤S1中，加热温度为60～70℃，搅拌速度为200～400r/min，搅拌时间为1～3h。

进一步地，所述步骤S2中，三电极体系采用铜片做工作电极(即阴极)，采用玻璃碳作为对电极(即阳极)，采用Ag/AgCl为参比电极。