铝是国民经济中重要的基础金属原料,目前电解铝行业存在着生产温度高、能耗大和排放有污染等问题。离子液体作为一种新型的低温电解质,在金属电沉积领域有着广阔的应用前景。但以纯的离子液体为电解质无法兼顾均镀能力和沉积层的平整性,沉积层表面容易形成枝晶。利用脉冲电沉积作为离子液体电沉积的新方法也缺少系统性的研究。甲基三乙基氯化铵(N2221)/Al C l3、1-乙酸乙酯基-3-甲基-咪唑/Al C l3离子液体作为电解质,还没有详细报道。本文从上述背景出发,系统研究添加剂、电沉积实验方法、电解质体系对离子液体电沉积铝微观形貌的影响,论文主要研究内容如下:1.以[Emim]C l/Al C l3(33.3/66.7mol%)离子液体为电解质,选取了丙酮、乙酰胺、乙酸、乙酸甲酯、氨基甲酸甲酯五种含有羰基官能团的有机物作为离子液体电沉积铝的添加剂,考察其对电沉积铝的影响。通过CV、SEM、XRD、UV-Vis、NMR等分析,进一步系统研究了添加剂的浓度、电流密度对Al沉积层形貌、晶面取向及沉积机理的影响。结果表明:氨基甲酸甲酯是一种性能优异、无毒且价廉易得的整平添加剂,45mmol/L氨基甲酸甲酯的加入明显改善Al产品的光亮度,得到细致均匀且镜面光亮的Al沉积层。氨基甲酸甲酯为添加剂时,在电解液体系中没有形成新的金属络合离子,不影响电解液中活性铝离子结构;其羰基碳原子为正电中心在阴极表面吸附,对Al的电沉积过程产生抑制进而获得整平和光亮效果。同时,选择一系列含有S=O键的有机物,作为离子液体电沉积铝的添加剂,对比分析其与吸附类添加剂的不同机理。研究发现:二甲基砜作为离子液体电沉积铝的添加剂时,二甲基砜与Al Cl3络合形成新的Al(DMSO2)33+金属络合离子。这种络合离子没有使Al沉积层表面变得平滑光亮,反而使沉积层表面更加粗糙,更容易形成枝晶。2.尽管离子液体电沉积铝使用脉冲电沉积的方法具有着潜在优势,但是并没有文献报道脉冲极化过程的本质,系统的研究电沉积铝过程及形貌变化。所以本文以恒电流法、恒电位法、脉冲电流法、脉冲电位法,分析不同时间、电流密度、电压、电荷量下电沉积铝过程及形貌,尝试找出其沉积形貌规律,及其沉积过程机理。3.测定并讨论了N2221/Al C l3、1-乙酸乙酯基-3-甲基-咪唑/Al Cl3等氯铝酸离子液体的电化学性能,通过循环伏安、SEM、XRD等方法重点研究了不同温度、电流密度和不同电压下铝在阴极的沉积过程,同时考察了铝的形貌、晶体结构等宏观性质,筛选出最佳的电沉积铝实验参数,并系统分析其原理。