工程科学学报.第43卷，第8期：1037-1046.2021年8月 Chinese Journal of Engineering,Vol.43,No.8:1037-1046,August 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.03.002;http://cje.ustb.edu.cn 二氯甲烷和甲苯对咪唑离子液体结构和性质及铝电沉 积的影响 田国才12)四，袁青香) 1)昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，昆明6500932)昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明650093 ☒通信作者，E-mail:tiangc(01@163.com 摘要离子液体电沉积铝技术具有广阔的应用前景，而添加剂是提高铝镀层性能的有效方法，但相关作用机制还有待明 确.本文应用量子化学和分子动力学模拟研究了二氯甲烷(DCM)和甲苯(CH)对氯化-1-丁基-3-甲基咪唑三氯化铝(BMIM]CI/ AICI)体系的微观结构、物理化学性质和铝电沉积的影响.发现DCM易与阴、阳离子形成氢键，分布在阴阳离子之间使得阴 阳离子间距离增加、相互作用能减小，导致阴阳离子扩散能力增强、铝配离子更倾向以A2C5形式存在，体系黏度降低电导 率增加，因而对体系电化学性质提升很大，而且DCM起到了品粒细化和整平作用，从而可以得到镜面光亮的沉积层，所得结 果与实验值吻合较好.CH3主要分布在阳离子周围，与阳离子有较强相互作用，在沉积过程中吸附于电极表面的凸出部分， 抑制了电活性离子的还原而主要起到整平作用，其对阴离子和阳离子之间的相关作用的影响比DCM小，因而体系电化学性 质提升不如DCM 关键词离子液体：铝电沉积：添加剂；二氯甲烷：甲苯；第一性原理：分子动力学 分类号TF821 Effect of dichloromethane and toluene on the structure,property,and Al electrodeposition in 1-butyl-3-methylimidazolium chloroaluminate ionic liquid TIAN Guo-cai2,YUAN Qing-xiang?) 1)State Key Laboratory of Complex Non-ferrous Metal Resources Clean Utilization,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093, China 2)Faculty of Metallurgical and Energy Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,China Corresponding author,E-mail:tiangc01@163.com ABSTRACT The electrodeposition of aluminum in ionic liquid has broad application prospects,and additives are an effective way to improve the performance of the aluminum coating.However,the relevant mechanism behind this remains to be clarified.In the present work,the effects of dichloromethane (DCM)and toluene (C.Hs)on the microstructure,physicochemical properties,and aluminum electrodeposition with 1-butyl-3-methylimidazolium chloride/aluminum chloride ([BMIM]CI/AICl3)were studied using quantum chemistry and molecular dynamics simulation.It is found that DCM easily forms hydrogen bonds with anions and cations of ionic liquids.Since DCM is distributed between anion and cation,the distance between the anion and cation increases,and the interaction energy decreases.As a result,the diffusion ability of anions and cations is enhanced,and the aluminum complex anions tend to exist in the form of Al2Cl.The viscosity of the system decreases,and the conductivity increases,so the electrochemical properties of the system are significantly improved,which are in good agreement with the experimental values.C.Hg is adsorbed on the protruding part of 收稿日期：2020-12-03 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51774158.51264021)：云南省中青年学术技术带头人后备人才培养资助项目(2011CI013)二氯甲烷和甲苯对咪唑离子液体结构和性质及铝电沉 积的影响 田国才1,2) 苣，袁青香2) 1) 昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，昆明 650093    2) 昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明 650093 苣通信作者，E-mail：tiangc01@163.com Al2Cl− 7 摘    要    离子液体电沉积铝技术具有广阔的应用前景，而添加剂是提高铝镀层性能的有效方法，但相关作用机制还有待明 确. 本文应用量子化学和分子动力学模拟研究了二氯甲烷（DCM）和甲苯 (C7H8 ) 对氯化-1-丁基-3-甲基咪唑/三氯化铝 ([BMIM]Cl/ AlCl3 ) 体系的微观结构、物理化学性质和铝电沉积的影响. 发现 DCM 易与阴、阳离子形成氢键，分布在阴阳离子之间使得阴 阳离子间距离增加、相互作用能减小, 导致阴阳离子扩散能力增强、铝配离子更倾向以 形式存在，体系黏度降低电导 率增加，因而对体系电化学性质提升很大，而且 DCM 起到了晶粒细化和整平作用，从而可以得到镜面光亮的沉积层，所得结 果与实验值吻合较好. C7H8 主要分布在阳离子周围，与阳离子有较强相互作用，在沉积过程中吸附于电极表面的凸出部分， 抑制了电活性离子的还原而主要起到整平作用，其对阴离子和阳离子之间的相关作用的影响比 DCM 小，因而体系电化学性 质提升不如 DCM. 关键词    离子液体；铝电沉积；添加剂；二氯甲烷；甲苯；第一性原理；分子动力学 分类号    TF821 Effect  of  dichloromethane  and  toluene  on  the  structure,  property,  and  Al electrodeposition in 1-butyl-3-methylimidazolium chloroaluminate ionic liquid TIAN Guo-cai1,2) 苣 ，YUAN Qing-xiang2) 1) State Key Laboratory of Complex Non-ferrous Metal Resources Clean Utilization, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China 2) Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China 苣 Corresponding author, E-mail: tiangc01@163.com Al2Cl− 7 ABSTRACT    The electrodeposition of aluminum in ionic liquid has broad application prospects, and additives are an effective way to improve the performance of the aluminum coating. However, the relevant mechanism behind this remains to be clarified. In the present work,  the  effects  of  dichloromethane  (DCM)  and  toluene  (C7H8 )  on  the  microstructure,  physicochemical  properties,  and  aluminum electrodeposition  with  1-butyl-3-methylimidazolium  chloride/aluminum  chloride  ([BMIM]Cl/AlCl3 )  were  studied  using  quantum chemistry  and  molecular  dynamics  simulation.  It  is  found  that  DCM  easily  forms  hydrogen  bonds  with  anions  and  cations  of  ionic liquids. Since DCM is distributed between anion and cation, the distance between the anion and cation increases, and the interaction energy decreases. As a result, the diffusion ability of anions and cations is enhanced, and the aluminum complex anions tend to exist in the  form  of .  The  viscosity  of  the  system  decreases,  and  the  conductivity  increases,  so  the  electrochemical  properties  of  the system are significantly improved, which are in good agreement with the experimental values. C7H8 is adsorbed on the protruding part of 收稿日期: 2020−12−03 基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51774158，51264021）；云南省中青年学术技术带头人后备人才培养资助项目（2011CI013） 工程科学学报，第 43 卷，第 8 期：1037−1046，2021 年 8 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 43, No. 8: 1037−1046, August 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.03.002; http://cje.ustb.edu.cn