第11卷第2期 2011年4月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
离子液体中MgC12-6H20脱水及电沉积马梅彦1,2，左勇，张海朗，蔡迎军"，张锁江？
Vol.11 No.2 Apr.2011
(1.江南大学化学与材料工程学院，江苏无锡214122；2.中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京100190) 摘要：研究了MgCl2-6HzO在离子液体中的溶解及脱水性能，结果表明，以CI为阴离子的离子液体对MgClz-6H,O(包%% 1x10~（(o)，满足熔盐电解镁的要求.在此基础上，还研究了MgCl2-离子液体电解体系中阴极镁电沉积规律，通过循环伏安测试结合SEM-EDS分析手段考察了不同离子液体体系(包括二烷基咪唑离子液体、三烷基咪唑离子液体及季铵盐离子液体)的阴极极限、镁的沉积电位及可逆性，结果表明，金属镁可从MgCI2-离子液体电解体系沉积出来，但离
子液体的阴极极限与镁离子的沉积电位较接近，且电沉积可逆性较差关键词：离子液体；脱水：电沉积：镁：六水合氯化镁：无水氟化镁
中图分类号：TF822 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2011)02-0209-06
而得到MgCl2.周桓等]以乙二醇为溶剂，研究了乙二醇氨法制备MgClz的工艺，可得到纯度高达98.5%的
金属镁以其优异的性质成为重要的金属工程材料现代镁工业生产镁主要采用热还原法和熔盐电解法.热还原法主要以白云石为原料，焕烧后与硅铁等还原剂在高温、高真空下进行热还原反应生产金属镁，该方法生产金属镁不但存在杂质多、产品质量差、资源浪费大、环境污染严重等缺点，且资源已基本消耗殆尽，无法持续稳定满足金属镁产业发展的需要.而熔盐电解法则采用含镁卤石(水绿镁石、钾光卤石、铵光卤石)为原料，经脱水后，在MgClz熔盐中电解生产镁.电解法生产金属镁可连续操作，且通过电解槽的优化设计，可扩大生产规模。除中国外其他国家金属镁的生产主要采用电解工艺。电解法炼镁是生产金属镁的最先进、最重要的方法，其核心技术是MgClz脱水.传统MgClz的制备主要是在 HCI或Clz气氛下脱水，以避免副反应的发生炼镁过程中，有50%的成本和能源消耗用于MgCl的制备．因此，开发新的MgCls制备工艺成为金属镁工业生产的重中之重
水氯镁石脱水过程中低水合氯化镁的副反应生成 HCI气体，直接高温加热脱水无法得到MgCl2，目前最常用的脱水方法是在HCI或CI2保护气氛下脱水.通过加入HCI或Cl2并维持适当的浓度，可避免水合氛化镁水解或将水解程度降到最低.有机溶剂法是近年来兴起的一种制备MgClz的重要方法，将水合氯化镁与有机溶剂如醇、醚、胺、酯、氨作用生成相应络合物，去除络合过程中生成的游离水，加热时这些络合物又会分解从
MgCl2
离子液体作为新一代绿色溶剂受到越来越多科研工作者的重视。与传统有机溶剂相比，离子液体具有蒸气压低、电化学窗口宽、电导率高、热稳定性好等特性 1951年，Hurly等(2]首次报道了三氯化铝和溴化乙基吡啶可形成离子液，并利用该离子液体电沉积出金属铝自此，以离子液体为电解液进行金属电沉积的研究迅速发展起来.Nuli等(3-6]研究了1mol/LMg(CF,SO,)在 BmimBF4离子液体体系中的电沉积行为，认为镁能可逆地从该体系中沉积出来，且以Ag作为基底时沉积效果最好.Cheek等17]研究了Mg(CF;SO,)在[Emim]BF中的沉积行为，结果表明Mg(CF,SO在[Emim]BF.中的落解性小于1mol/L，且镁离子与咪唑阳离子的还原电位较接近；进而研究了MgCI2在[BMP]TfO中的电沉积行为，循环伏安曲线上有镁的还原峰但无对应的氧化峰，但吡略阳离子比镁离子及咪唑阳离子的阴极还原极限更负，Amir等[8]研究了MgCl2,Mg(CF,SO,)2,Mg(CIO4)2 及格林试剂在[Emim]AICl4，[Bmim]BF4及[P14,6,6,6]Tf2N 三种离子液体中的电沉积行为，发现镁的沉积不可逆，沉积层易钝化造成阴极电流降低
目前，在离子液体中电沉积金属镁的相关研究相对较少，还处于初级阶段，存在很多问题如镁盐在离子液体中的溶解性小、金属镁沉积可逆性差等.本工作以水氯镁石为原料，研究了其在不同离子液体中的溶解性及脱水行为，并对不同离子液体-MgClz电解体系中镁的
收稿日期：2011-01-21，修回日期：2011-0224
106606006
(编号：KGCX2-YW-321)：国家白然科学基金青年科学基金资助项目(编号：20906096)
作者第介：马梅意(1984-)，女，河北省邢台市人，硕士研究生，应用化学专业；张海朗，通讯联系人，Tel:13382888507,E-mail:zh18868@vip.163.com
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