过程工程学报 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (3): 280-288.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225109
宋安安, 田通江, 闫秀玲, 苟宇坤, 徐存英*, 华一新, 李艳
Anan SONG, Tongjiang TIAN, Xiuling YAN, Yukun GOU, Cunying XU*, Yixin HUA, Yan LI
摘要: 本研究系统探究了FeCl2浓度对AlCl3-BMIC离子液体体系电化学行为的影响,旨在通过优化电解液组分,实现高铁含量Fe-Al合金的可控电沉积。通过电导率测试和循环伏安法(CV)分析了离子电导率及电化学还原动力学的变化规律。结果表明,随FeCl2浓度增加,离子液体的电导率呈线性下降趋势,这一现象源于FeCl2与[Al2Cl7]-反应生成大体积的[Fe(AlCl4)4]2-络合物,导致载流子迁移率降低,且电导率随温度的变化符合Kohlrausch经验公式。当FeCl2浓度从10 mmol/L增至90 mmol/L时,离子迁移活化能由9.18 kJ/mol升至9.95 kJ/mol,这源于生成的大体积[Fe(AlCl4)4]2-络合离子对离子传输的阻碍作用。循环伏安测试表明,Fe(II)对Al(III)的还原具有显著抑制作用,随着FeCl2浓度增加,铝沉积电位向负方向偏移,还原峰电流密度降低,这与电活性物质[Al2Cl7]-浓度的降低直接相关;而Al(III)还原峰电流密度与Fe(II)浓度的线性关系揭示了Fe(II)对铝电沉积的抑制作用。此外,Fe(II)与Al(III)还原电位差随FeCl2浓度增加逐渐减小,促进了Fe-Al合金的共沉积。基于上述影响规律,本研究通过调节FeCl2浓度,成功制备出Fe含量为13.5wt%~68.1wt%的Fe-Al合金,其微观结构呈现从结节状聚集体、微球状排列到花状结构的逐步演变特征。