的电化学性能六imidazolium cation-based离子液体(ILs)包含0.3摩尔L−1毫克(CF3所以3)2作为镁deposition-dissolution的电解质由循环检查voltammogramms和恒流排放收费技术。扫描电子显微镜和能量色散x射线能谱法测量”来形容的形态和组件进行存款。的阴极satiability imidazolium烷基阳离子通过增加的长度可以提高地位和引入甲基的两位imidazolium阳离子。一个可逆镁deposition-dissolution可以在室温下实现。添加欣赏之后的四氢呋喃(四氢呋喃)有机溶剂,导电率和峰值电流对Mg沉积和解散可以显著改善。deposition-dissolution的潜在极化过程是减少使用Mg粉末电极。
日益枯竭的化石资源,严重的工业污染和生态破坏已经哭了低成本和高的能量密度为电动汽车充电电池,负载均衡和存储的能源来自可再生能源(
正如我们所知,离子液体(ILs)已被广泛研究和应用于有机合成、催化、分离、电化学和由于不易燃性等性能优越,液相范围宽、低蒸气压,缺乏波动,宽的电化学窗口,和伟大的热及电化学稳定性(
在本文中,我们系统地研究了化学结构之间的关系包含毫克(CF imidazolium-based ILs3所以3)2和离子电导率、电化学窗口和Mg沉积和解散。此外,四氢呋喃(四氢呋喃)作为添加剂添加在电解质提高电解质的电化学性能。
1-Ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (EMImBF4,> 99.0%),1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (BMImBF4,> 99.0%),1-butyl-3-methylimidazolium方法(BMImPF6> 99.0%),1-butyl-2 3-dimethylimidazolium tetrafluoroborate (BMMImBF4> 99.0%),1-hexyl-2 3-dimethylimidazolium tetrafluoroborate (HMMImBF4> 99.0%),1-butyl-2 3-dimethylimidazolium bis ((trifluoromethyl)磺酰基)酰亚胺(BMMImTFSI, > 99.0%)从绿色化学和催化中心购买(LICP、中科院、中国)和作为收到。图
化学结构中使用的imidazolium-based ILs这项工作。
解决方案的特定的电导率测量使用FE30电导仪和InLab 710电导率测量元件(瑞士梅特勒-托利多)。红外光谱与典范的解决方案进行了1000(美国珀金埃尔默,Inc .)在4000 - 450厘米−1,分辨率0.1厘米−1。样本由均匀散布在KBr盘上的解决方案。
循环voltammograms (CVs)进行了三电极电池的充氩手套箱在室温下使用一个电化学仪器的CHI604A电化学工作站(上海,中国)。工作电极是Pt磁盘(几何面积= 3.14×10−2厘米2),和镁带(1毫米直径)(奥尔德里奇)担任柜台和参考电极。在使用前的所有电极抛光。
电化学镁deposition-dissolution周期检查与CR2025 coin-type细胞。铜箔(Φ12毫米)作为工作电极(衬底)沉积和镁的解散。镁条或90吨级的混合物。% Mg粉(99%,化学试剂国药控股有限公司)球磨350 rmp 10 h和渗(300网),3 wt。wt %炭黑,7。%聚四氟乙烯(奥尔德里奇)粘结剂在铜作为对电极箔。玻璃纤维膜用作分隔符。细胞聚集在手套箱。镁是固定时间沉积到衬底的30分钟后跟剥离到一个固定的0.8 V的潜在限制与Mg马以恒定电流密度为0.1厘米−2。之间有30年代休息沉积和解散。衬底上的镁沉积和解散称为放电和充电过程,分别。充电的时间除以放电的时间被定义为deposition-dissolution效率。
线材硫酸盐的表面形貌和元素分析检查在JEOL地产- 6460扫描电子显微镜(SEM)配备了一个能量色散x射线能谱(EDS)。样本10 h对铜基板上沉积马为0.05厘米−2小心清洗和干燥四氢呋喃溶剂去除可溶性残留在手套箱中。然后,盒子的样品转移出并保持仔细没有暴露于大气中。
的离子电导率和电化学窗口几个imidazolium-based ILs总结在表
的电导率和电化学窗口imidazolium-based ILs用于这项工作。
| 离子液体 | 电导率女士/厘米−1(25°C) | 离子液体的电化学窗口Pt电极/ V与Mg |
|---|---|---|
| EMImBF4 | 14.46 | 0.3 - -3.0 |
| BMImBF4 | 3.36 | −0.4 - -3.0 |
| BMImPF6 | 1.33 | −0.6 - -3.5 |
| HMMImBF4 | 0.43 | −1.2 - -3.2 |
| BMMImTFSI | 1.94 | −1.0 - -3.2 |
| BMMImBF4 | 2.05 (40°C) | −0.8 - -3.2 |
0.3摩尔L的离子电导率−1毫克(CF3所以3)2在图书馆有或没有四氢呋喃溶解总结表
导电率的解决方案溶解0.3摩尔L−1毫克(CF3所以3)2在图书馆或由不同的体积比与四氢呋喃ILs和四氢呋喃。
| 解决方案没有四氢呋喃 | BMImBF4 | BMImPF6 | HMMImBF4 | BMMImTFSI | BMMImBF4 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 电导率女士/厘米−1(25°C) | 3.08 | 1.31 | 0.32 | 1.79 | 1.18 (40°C) | |
|
|
||||||
| 解决方案与四氢呋喃 | BMImBF4(6:1) | BMImBF4(3:1) | BMImBF4(1:1) | BMMImBF4(6:1) | BMMImBF4(3:1) | BMMImBF4(1:1) |
|
|
||||||
| 电导率女士/厘米−1(25°C) | 5.72 | 8.03 | 9.33 | 1.97 | 3.65 | 5.56 |
图
(一)BMImBF的红外光谱谱4,(b) BMImBF4+四氢呋喃(3:1),0.3 (c)摩尔L−1BMImBF4(CF /毫克3所以3)2,(d) 0.3摩尔L−1毫克(CF3所以3)2/ BMImBF4+四氢呋喃(3:1)。
图
(一)BMImPF的红外光谱谱6,(b) 0.3摩尔L−1毫克(CF3所以3)2/ BMImPF6,(c) BMMImTFSI和(d) 0.3摩尔L−1毫克(CF3所以3)2/ BMMImTFSI。
我们检查了可逆deposition-dissolution镁在Mg (CF的行为3所以3)2/ BMImBF4解决方案和不同的四氢呋喃体积比影响的电化学性能。图
毫克的典型循环voltammograms deposition-dissolution Pt磁盘上电极从(a) 0.3摩尔L−1毫克(CF3所以3)2/ BMImBF4插图是BMImBF的简历4,(b) 0.3摩尔L−1毫克(CF3所以3)2/ BMImBF4+四氢呋喃(6:1),0.3 (c)摩尔L−1毫克(CF3所以3)2/ BMImBF4+四氢呋喃(3:1),0.3 (d)摩尔L−1毫克(CF3所以3)2/ BMImBF4+四氢呋喃(1:1)。扫描率为50 mV−1。
阴谋的阳极峰电流与扫描速度的平方根Mg的分段铂盘电极从摩尔的0.3 L−1毫克(CF3所以3)2/ BMImBF4+四氢呋喃(6:1)。
如表所示
典型的循环voltammograms Mg deposition-dissolution从(a) BMMImBF Pt磁盘上电极4+四氢呋喃(3:1),0.3 (b)摩尔L−1毫克(CF3所以3)2/ BMMImBF4+四氢呋喃(3:1)。扫描率为50 mV−1。
镀层的表面形貌和组成层通过扫描电子显微镜研究了配备了一个能量色散x射线光谱。图
SEM图像镁存款和相应的EDS结果对铜衬底从摩尔的0.3 L−1毫克(CF3所以3)2/ BMImBF4+四氢呋喃(3:1)解决方案。电荷量是1.8 C cm−2。
图
插图显示了一个典型的恒电流循环曲线(a)周期的曲线,和循环效率(b)对铜衬底在0.3毫克deposition-dissolution摩尔L−1毫克(CF3所以3)2/ BMImBF4+四氢呋喃(3:1)。对电极是Mg表。
典型的恒电流循环曲线对铜衬底在0.3毫克deposition-dissolution摩尔L−1毫克(CF3所以3)2/ BMImBF4+四氢呋喃(3:1)插图显示了一个周期的曲线。镁粉电极对电极。
几个imidazolium-based ILs包含0.3摩尔L−1毫克(CF3所以3)2系统研究了电化学沉积镁和解散。imidazolium阳离子的化学结构有显著影响离子电导率和电化学窗口的解决方案。添加一定量的四氢呋喃后,溶液的电导率,Mg deposition-dissolution的性能可以得到改善。取代Mg表与Mg粉末电极,电极的极化deposition-dissolution过程却降低了。
这项工作是由中国国家自然科学基金(项目没有。20603022,20973112)。