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【6h】

超重力环境下AlCl3-[EMIM]Br离子体电沉积铝的研究

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学位论文数据集

摘要

符号说明

第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 铝的重要性

1.2.1 铝的发展

1.2.2 铝的性质

1.2.3 铝的用途

1.2.4 电解铝原理

1.3 离子液体

1.3.1 离子液体的历史

1.3.2 离子液体的分类

1.3.3 离子液体的理化性质

1.3.4 离子液体的应用

1.3.5 离子液体电沉积铝

1.4 超重力

1.4.1 超重力技术的发展历程

1.4.2 超重力技术原理

1.4.3 超重力技术的应用

1.4.4 超重力在电沉积方面的研究

1.5 本论文研究的意义和内容

1.5.1 本论文研究的意义

1.5.2 本论文研究的内容

第二章 AlCl3-[EMIM]Br离子液体合成和电导率的测定

2.1 引言

2.2 实验准备

2.2.1 实验试剂

2.2.2 实验主要仪器及装置

2.3 离子液体的合成

2.4 电导率的测定

2.4.1 温度对电导率的影响

2.4.2 摩尔比对电导率的影响

2.5 本章小结

第三章 常规重力下AlCl3-[EMIM]Br离子液体电沉积铝

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验药品

3.2.2 实验仪器

3.2.3 实验装置

3.2.4 实验准备

3.2.5 试验方法

3.2.6 实验研究内容及数据处理

3.2.7 表征方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 恒电流法

3.3.2 恒电压

3.3.3 不同沉积方法对沉积铝的影响

3.4 本章小结

第四章 超重力环境下AlCl3-[EMIM]Br离子液体恒电流沉积铝

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验药品与仪器

4.2.3 实验装置

4.2.4 实验准备

4.2.5 实验方法

4.2.6 数据处理

4.2.7 表征方法

4.3 实验结果与讨论

4.3.1 重力系数对沉积铝的影响

4.3.2 超重力场中电流密度对铝沉积的影响

4.3.3 超重力场与常规力场中铝沉积的比较

4.3.4 铝晶粒结构分析

4.4 本章小结

第五章 超重力环境下AlCl3-[EMIM]Br离子液体恒电压沉积铝

5.1 引言

5.2 实验部分

5.2.1 实验药品和仪器

5.2.2 实验装置

5.2.3 实验准备

5.2.4 实验方法

5.2.5 数据处理与表征方法

5.3 实验结果与讨论

5.3.1 重力系数对铝沉积的影响

5.3.2 超重力环境电压对铝沉积的影响

5.3.3 超重力环境温度对电流密度的影响

5.3.4 阴极沉积层的纯度

5.3.5 铝晶粒结构分析

5.3.6 添加剂的影响

5.4 本章小结

第六章 结论与建议

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师介绍

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书

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摘要

高纯氮的保护下,在70℃的恒温水浴中,配成不同摩尔比的AlCl3-[EMIM]Br离子液体,实验测得离子液体的电导率随着温度变化遵循阿伦尼乌斯定律,温度升高,电导率增大;而电导率会随着AlCl3摩尔比的增加而逐渐减小。
   在常规重力和超重力环境下,在摩尔比2∶1AlCl3-[EMIM]Br离子液体中分别进行恒电流和恒电压沉积铝实验。研究重力系数,电流密度,电压,温度,搅拌速度和沉积时间对阴极铝沉积速率和沉积效率的影响。
   在常规重力环境中,实验表明:恒电流下,沉积速率随着电流密度,温度,搅拌速度的增大而逐渐增大,沉积时间对沉积速率的影响较小;电流密度,温度,搅拌速度和沉积时间过大,沉积效率反而会降低。恒电压下,沉积速率随着电压,温度,搅拌速度的增大沉积速率逐渐增大;温度过高,电压过大,沉积效率会降低。
   超重力环境下,结果得出:随着重力系数的增加,沉积速率逐渐增加,沉积效率先增大后减小。在相同电流密度,温度,和沉积时间下,超重力下的沉积速率和效率均高于常规重力。
   恒电流条件下,采用SEM分析沉积铝层表面形貌,EDS测试沉积铝的纯度。结果表明:在电流密度为20mA·cm-2,温度40℃,时间60min的条件下,超重力下的阴极铝层比常规重力下连续致密,附着性好,粒径小且呈颗粒状的铝沉积层;阴极沉积铝的纯度较常规重力高。采用XRD分析阴极铝的晶粒结构,实验发现:在超重力环境下,随着重力系数的增加,铝晶粒各面的出峰角度逐渐接近标准值(PDF),铝晶粒缺陷小。
   恒电压条件下,超重力下得到的铝的沉积速率和效率均高于常规重力,SEM观察阴极表面形态,实验表明:在电压为4V,温度40℃,时间60min的条件下,超重力环境下能够得到比常规重力更致密,颗粒结构更均匀的铝层。EDS分析其阴极的纯度,XRD分析晶粒结构,结果表明:随着重力系数的加大,纯度也逐渐提高,阴极铝的含量可达98.71%,(111)面择优取向较明显。

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