溶剂化离子液体室温电沉积钕铁硼合金薄膜

【作者】 鲁小青； 刘爱民； 刘风国； 胡宪伟； 石忠宁；

【机构】 东北大学冶金学院； 东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室；

【摘要】 目前工业上一般采用LiF-REF₃-RE2O₃熔盐体系电解生产稀土金属,电解温度为1000～1100℃,电能效率较低,且电解质挥发性较大。如果将电解温度降低至室温,在离子液体中电沉积制备稀土金属,则电能效率可大幅提高,且离子液体不易挥发。本文研究1,3-二甲基-2-咪唑啉酮和硝酸锂（DMI-LiNO₃）溶剂化离子液体在室温条件下电沉积的钕铁硼合金薄膜的反应机理和可行性。循环伏安研究表明,Fe（Ⅱ）和B（Ⅲ）在DMI-LiNO₃离子液体中的电化学还原均为受扩散控制的不可逆过程;恒电位电沉积研究表明,以铝为工作电极,向DMI-LiNO₃溶剂化离子液体中分别添加FeCl₂和H₃BO₃,可电沉积得到AlFe和B6Li7。向DMI-LiNO₃溶剂化离子液体中同时添加Nd（CF3SO₃）₃、FeCl₂和H3BO₃,以铝为工作电极,在40℃和-3.5V（vs.Ag）下电沉积2h的产物包含NdFe₃B₃合金。XPS分析表明,电沉积产物中同时存在金属Nd和氧化钕Nd₂O₃。DMI-LiNO₃离子液体还可应用于其它REE-TM永磁体（其中REE为Sm、Nd、Pr,TM为Fe、Co、Ni等）的制备。在"碳达峰碳中和"背景下,利用离子液体在室温条件下电解制备钕铁硼合金,可降低能耗,提高电能效率,减少二氧化碳排放,对促进稀土冶金工业的低碳绿色发展具有重要意义。更多还原