.1044 工程科学学报，第43卷，第8期 表4计算得到的303.14K和0.1MPa下体系的黏度()与电导率() 与阳离子和铝配离子的相互作用相当，一方面它 Table 4 Viscosity (and conductivity (K)of the system from MD 容易与电活性离子A2C15作用使得电活性离子 simulation at 303.14 K and 0.1 MPa Al2CI还原较难，同时添加剂浓度较大使得电活性 Type y/(mPa-s) /(mS-cm) 离子浓度降低，导致电化学过程中过电位较大，从 [BMIM]CVAICI/CHs 11.61 7.59 而电极反应速率下降，可以起到细化品粒的作用 [BMIM]CI/AICI/DCM 2.48 48.55 同时DCM和阳离子的相互作用也较强，电化学过 程中它们能平铺吸附在电极表面凸出部分起到一 2.2.4CHg和DCM对体系黏度和电导率的影响 定的整平作用.因而DCM的加人可以获得镜面光 表4给出了摩尔分数为0.7的DCM和CHg对 亮的镀层 [BMIM]CI/AICI3体系黏度和电导率的影响.模拟 得到[BMIM]CI/AICI3纯体系在303.14K,0.1MPa 参考文献 下的黏度为115.08mPas,电导率为2.71mScm [1]Qiu Z X.World aluminum industry and development trend of new 从表4可看出加人CHg和DCM均能引起黏度的 technology.Non Ferr Smelt,2000,29(2):1 大幅降低和电导率的大幅升高，而DCM使体系的 (邱竹贤.世界铝工业与新技术发展趋势.有色治炼，2000， 黏度下降最大，电导率升高最多.由前面相互作用 29(2):1) 能及配位数的分析可知，这是由于DCM比CHg [2]Liu Y X,Li J.Modern Alumimm Electrolysis.Beijing: 更有利于减弱阴阳离子间的相互作用，体系中阴、 Metallurgical Industry Press,2008 阳离子的扩散增大，从而导致体系黏度降低、电导 (刘业翔，李劫.现代铝电解.北京：冶金工业出版社，2008) [3] 率增加，同时能使铝配离子更能与周围的氯离子 Kan H M,Qiu Z X,Zhang G.Low Temperature Aluminum Electrolysis.Shenyang:Northeast University Press,2009 结合形成电活性铝配离子.结合图6与表4，可以 (阚洪敏，邱竹贤，张刚.低温铝电解.沈阳：东北大学出版社， 看出在303.14K下加入摩尔分数为0.7的DCM对 2009) [BMIMJCI/AICL3体系黏度的降低以及电导率的提 [4] Lu H M,Qiu Z X.Research progress of low temperature 高有显著的作用，与实验得到的DCM对体系的电 aluminum electrolysis.Light Met,1997(4):24 化学性质有显著的促进作用，有利于电沉积21的 (卢惠民，邱竹贤.低温铝电解的研究进展.轻金属，1997(4)：24) 结论一致 [5] Deng Y Q.lonic liquids-Properties,Preparation and Applica- tion.Beijing:China Petrochemical Press,2006 3结论 (邓友全.离子液体一性质，制备与应用.北京：中国石化出版 社，2006) (1)卤代烷烃DCM容易与阴、阳离子形成氢 [6] Zhang S J,LO X M.lonic liquids:From Basic Research to 键，且相互作用能相当，DCM更倾向于分布在阴 Industrial Application.Beijing:Science Press,2006 阳离子间，使阴阳离子间相互作用变弱、间距增 (张锁江，吕兴梅.离子液体：从基础研究到工业应用.北京：科 加，而芳香烃CH3只与阳离子相互作用较强，因 学出版社，2006) 此DCM更有利于使体系中自由移动粒子数目增 [7]Wasserscheid P,Welton T.lonic Liguids in Synthesis.New Jersey: 加，对体系的电化学性质有显著的促进作用 John Wiley Sons,2008 (2)DCM倾向分布于阴阳离子之间，随着DCM [8]Zhang MM,Kamavarum V,Reddy R G.New electrolytes for 的增加不断升高，[BMM与AlCI-y及Al,C-y aluminum production:lonic liquids.JOM,2003,55(11):54 与C间相互作用减弱，进而使离子扩散能力增 [9] Tian G C,Li J,Hua Y X.Application of ionic liquids in 加、明显降低了体系的黏度、增加了电导率.CHg metallurgy of nonferrous metals.Chin J Process Eng,2009,9(1）：片 200 主要分布在阳离子周围，减弱阴阳离子间相互作 (田国才，李坚，华一新.离子液体在有色金属治金中的应用.过 用的能力有限，进而导致对体系电化学性质的促 程工程学报，2009,9(1)：200) 进不如加入DCM好.分子动力学模拟得到的黏度 [10]Tian G C,Li J,Hua Y X.Application of ionic liquids in 和电导率与实验测得值符合较好 hydrometallurgy of nonferrous metals.Trans Nonferrous Met Soc (3)C,H3仅仅与阳离子有较大的相互作用，电 China,2010,20(3):513 化学过程中以平铺的方式吸附在电极表面凸出部 [11]Mohammad A,Inamuddin D.Green Solvents Il:Properties and 分起到整平作用，得到白色扁平的镀层.而DCM Applications of lonic Liquids//Tian G C.Application of ionic表 4 计算得到的 303.14 K 和 0.1 MPa 下体系的黏度 (η) 与电导率 (κ) Table  4    Viscosity  (η)  and  conductivity  (κ)  of  the  system  from  MD simulation at 303.14 K and 0.1 MPa Type η/(mPa·s) κ/(mS·cm−1) [BMIM]Cl/AlCl3 /C7H8 11.61 7.59 [BMIM]Cl/AlCl3 /DCM 2.48 48.55 2.2.4    C7H8 和 DCM 对体系黏度和电导率的影响 表 4 给出了摩尔分数为 0.7 的 DCM 和 C7H8 对 [BMIM]Cl/AlCl3 体系黏度和电导率的影响. 模拟 得到 [BMIM]Cl/AlCl3 纯体系在 303.14 K， 0.1 MPa 下的黏度为 115.08 mPa·s，电导率为 2.71 mS·cm−1 . 从表 4 可看出加入 C7H8 和 DCM 均能引起黏度的 大幅降低和电导率的大幅升高，而 DCM 使体系的 黏度下降最大，电导率升高最多. 由前面相互作用 能及配位数的分析可知，这是由于 DCM 比 C7H8 更有利于减弱阴阳离子间的相互作用，体系中阴、 阳离子的扩散增大，从而导致体系黏度降低、电导 率增加，同时能使铝配离子更能与周围的氯离子 结合形成电活性铝配离子. 结合图 6 与表 4，可以 看出在 303.14 K 下加入摩尔分数为 0.7 的 DCM 对 [BMIM]Cl/AlCl3 体系黏度的降低以及电导率的提 高有显著的作用，与实验得到的 DCM 对体系的电 化学性质有显著的促进作用，有利于电沉积[32] 的 结论一致. 3    结论 （1）卤代烷烃 DCM 容易与阴、阳离子形成氢 键，且相互作用能相当，DCM 更倾向于分布在阴 阳离子间，使阴阳离子间相互作用变弱、间距增 加，而芳香烃 C7H8 只与阳离子相互作用较强，因 此 DCM 更有利于使体系中自由移动粒子数目增 加，对体系的电化学性质有显著的促进作用. AlxCl3x−y y AlxCl3x−y y （2）DCM 倾向分布于阴阳离子之间，随着 DCM 的增加不断升高 ， [BMIM]+与 及 与 Cl−间相互作用减弱，进而使离子扩散能力增 加、明显降低了体系的黏度、增加了电导率. C7H8 主要分布在阳离子周围，减弱阴阳离子间相互作 用的能力有限，进而导致对体系电化学性质的促 进不如加入 DCM 好. 分子动力学模拟得到的黏度 和电导率与实验测得值符合较好. （3）C7H8 仅仅与阳离子有较大的相互作用，电 化学过程中以平铺的方式吸附在电极表面凸出部 分起到整平作用，得到白色扁平的镀层. 而 DCM Al2Cl− 7 Al2Cl− 7 与阳离子和铝配离子的相互作用相当，一方面它 容易与电活性离子 作用使得电活性离子 还原较难，同时添加剂浓度较大使得电活性 离子浓度降低，导致电化学过程中过电位较大，从 而电极反应速率下降，可以起到细化晶粒的作用. 同时 DCM 和阳离子的相互作用也较强，电化学过 程中它们能平铺吸附在电极表面凸出部分起到一 定的整平作用. 因而 DCM 的加入可以获得镜面光 亮的镀层. 参    考    文    献 Qiu Z X. World aluminum industry and development trend of new technology. Non Ferr Smelt, 2000, 29（2）: 1 （邱竹贤. 世界铝工业与新技术发展趋势. 有色冶炼, 2000, 29（2）：1） [1] Liu  Y  X,  Li  J. Modern Aluminum Electrolysis.  Beijing: Metallurgical Industry Press, 2008 （ 刘业翔, 李劼. 现代铝电解. 北京: 冶金工业出版社, 2008） [2] Kan  H  M,  Qiu  Z  X,  Zhang  G. Low Temperature Aluminum Electrolysis. Shenyang: Northeast University Press, 2009 （ 阚洪敏, 邱竹贤, 张刚. 低温铝电解. 沈阳: 东北大学出版社, 2009） [3] Lu  H  M,  Qiu  Z  X.  Research  progress  of  low  temperature aluminum electrolysis. Light Met, 1997（4）: 24 （卢惠民, 邱竹贤. 低温铝电解的研究进展. 轻金属, 1997（4）：24） [4] Deng Y Q. Ionic liquids —— Properties, Preparation and Applica￾tion. Beijing: China Petrochemical Press, 2006 （ 邓友全. 离子液体——性质, 制备与应用. 北京: 中国石化出版 社, 2006） [5] Zhang  S  J,  LÜ  X  M. Ionic liquids: From Basic Research to Industrial Application. Beijing: Science Press, 2006 （ 张锁江, 吕兴梅. 离子液体: 从基础研究到工业应用. 北京: 科 学出版社, 2006） [6] Wasserscheid P, Welton T. Ionic Liquids in Synthesis. New Jersey: John Wiley & Sons, 2008 [7] Zhang  M  M,  Kamavarum  V,  Reddy  R  G.  New  electrolytes  for aluminum production: Ionic liquids. JOM, 2003, 55（11）: 54 [8] Tian  G  C,  Li  J,  Hua  Y  X.  Application  of  ionic  liquids  in metallurgy of nonferrous metals. Chin J Process Eng, 2009, 9（1）: 200 （田国才, 李坚, 华一新. 离子液体在有色金属冶金中的应用. 过 程工程学报, 2009, 9（1）：200） [9] Tian  G  C,  Li  J,  Hua  Y  X.  Application  of  ionic  liquids  in hydrometallurgy of nonferrous metals. Trans Nonferrous Met Soc China, 2010, 20（3）: 513 [10] Mohammad  A,  Inamuddin  D. Green Solvents II: Properties and Applications of Ionic Liquids//Tian  G  C.  Application  of  ionic [11] · 1044 · 工程科学学报，第 43 卷，第 8 期