ChCl-urea-ZnO低共熔溶劑體系的電化學(xué)行為

雷震，徐存英,2，華一新,2，李堅(jiān),2，盧東輝，況文浩，張臻，高小兵

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ChCl-urea-ZnO低共熔溶劑體系的電化學(xué)行為

雷震1，徐存英1,2，華一新1,2，李堅(jiān)1,2，盧東輝1，況文浩1，張臻1，高小兵1

（1昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院，云南昆明 650093；2云南省復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明 650093）

研究了ChCl-urea-ZnO低共熔溶劑（DES）體系的電化學(xué)行為與ZnO濃度的相互關(guān)系。電導(dǎo)率測(cè)定結(jié)果表明，ChCl-urea-ZnO體系的電導(dǎo)率隨ZnO濃度的增加而增大，但當(dāng)ZnO濃度超過(guò)0.24 mol·L-1，體系電導(dǎo)率趨于穩(wěn)定。隨著溫度的升高，ChCl-urea-ZnO的電導(dǎo)率增大，電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系符合Kohlraush經(jīng)驗(yàn)公式。循環(huán)伏安測(cè)試結(jié)果表明，在ChCl-urea-ZnO低共熔體系中，Zn(Ⅱ)還原為金屬鋅是受擴(kuò)散控制的準(zhǔn)可逆過(guò)程，Zn(Ⅱ)的擴(kuò)散系數(shù)約為1.2×10-7cm2·s-1。而且金屬鋅的析出電位隨ZnO濃度的增加而正移，峰值電流明顯增大，說(shuō)明增大ZnO濃度有利于鋅的沉積。此外，ZnO濃度對(duì)鋅沉積層的形貌有明顯影響，不同ZnO濃度下得到鋅沉積物的形貌各不相同，有短棒狀、方形等。

低共熔溶劑；氧化鋅；電化學(xué)；還原；鋅

引 言

鋅作為防腐鍍層和電池制造的重要有色金屬原材料，廣泛用于車(chē)輛、橋梁、艦船、建筑、能源等行業(yè)[1-2]。目前世界上80%以上鋅都是采用硫酸鋅電解工藝生產(chǎn)。該工藝主要是以硫化鋅礦為原料，因?yàn)椴捎脗鹘y(tǒng)的浮選技術(shù)可以很容易地將硫化礦與脈石分離，實(shí)現(xiàn)浮選富集得到硫化鋅精礦[3-4]。硫化鋅精礦在熱空氣中焙燒形成氧化鋅，然后用稀硫酸浸出，得到硫酸鋅溶液；對(duì)此溶液進(jìn)行凈化，以除去溶液中的雜質(zhì)，再?gòu)牧蛩徜\溶液中電解析出鋅[5]。但是，硫酸鋅電解工藝對(duì)雜質(zhì)非常敏感。因此浸出液需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜煩瑣的除雜工藝才能用于電解生產(chǎn)鋅。

低共熔溶劑（deep eutectic solvent，DES）是新發(fā)展起來(lái)的一種合成簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的新型溶劑，具有蒸氣壓低、無(wú)毒性、可生物降解、溶解性能好、導(dǎo)電性?xún)?yōu)良、電化學(xué)穩(wěn)定窗口寬等獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在電化學(xué)等領(lǐng)域中有著很好的應(yīng)用前景[6-8]。在眾多的低共熔溶劑中，氯化膽堿-尿素低共熔溶劑（ChCl-urea DES）由于導(dǎo)電性好、能夠很好地溶解金屬氧化物等，在金屬氧化物提取、分離金屬方面引起人們的極大關(guān)注[9-17]。Abbott等[18]的研究結(jié)果表明，ChCl-urea DES能夠選擇性溶解金屬氧化物，對(duì)有價(jià)金屬氧化物ZnO，Cu2O和PbO2具有良好的溶解性能，而對(duì)氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂、氧化鈣、氧化鐵等常見(jiàn)的脈石成分則基本不溶解。因此，ChCl-urea DES是提取金屬鋅的理想電解液，避免了傳統(tǒng)硫酸電解液需要嚴(yán)格除雜等問(wèn)題，大大簡(jiǎn)化了鋅的提取工藝。而且在60℃，ZnO在低共溶溶劑中的溶解度高達(dá)8.466 g·L-1[19]，說(shuō)明在該溶液中電沉積制備金屬鋅是可能。Yang等[20]研究了氧化鋅在ChCl-urea DES中的溶解性能，并在溶有ZnO的低共溶溶劑中電沉積出金屬鋅。Xie等[21]在溶有氧化鋅和氧化銅的ChCl-urea DES中電沉積出Zn-Cu合金。雖然人們已經(jīng)可以從溶有氧化鋅的ChCl-urea DES中電沉積鋅，但是ChCl-urea-ZnO DES的綜合電化學(xué)性能以及溶解的氧化鋅濃度對(duì)鋅電沉積性能的影響尚不清楚，而這些對(duì)于開(kāi)發(fā)ChCl-urea DES電解生產(chǎn)鋅的新工藝又至關(guān)重要。

因此，本文系統(tǒng)研究ChCl-urea-ZnO DES的電化學(xué)行為，分析ZnO濃度對(duì)體系電導(dǎo)率、鋅離子還原電極過(guò)程、鋅離子析出電位、沉積鋅形貌的影響規(guī)律。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 主要化學(xué)試劑及儀器

氯化膽堿（AR），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；氧化鋅（AR），西隴化工股份有限公司；尿素（AR），天津福晨化學(xué)試劑廠；無(wú)水乙醇（AR），天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；α-氧化鋁拋光粉（純 度＞99%），天津艾達(dá)恒晟科技發(fā)展有限公司；DDS-12DW型電導(dǎo)儀，上海般特儀器有限公司；RET型加熱磁力攪拌器，廣州儀科實(shí)驗(yàn)室技術(shù)有限公司；CHI760C型電化學(xué)工作站，上海辰華儀器公司；DPS-305DM型直流電源器,深圳市宏盛電子有限公司；DZF-6090型真空干燥箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；SK8210HP型超聲波清洗器，上海科導(dǎo)超生儀器有限公司。

1.2 離子液體的制備

將氯化膽堿與尿素分別放進(jìn)真空干燥箱內(nèi)于80℃干燥12 h，干燥好之后，密封保存?zhèn)溆茫粚⒏稍锖玫穆然憠A與尿素按1:2的摩爾比均勻混合，放入真空干燥箱內(nèi)加熱至80℃，熔融后直至形成無(wú)色透明液體。

將ZnO分別按照不同濃度加入ChCl-urea DES內(nèi)，油浴加熱至所需溫度，磁力攪拌至完全溶解，進(jìn)行電導(dǎo)率測(cè)試、電化學(xué)與電沉積的研究。在不同溫度下，ZnO在ChCl-urea DES中的最大溶解度如表1所示。

1.3 電化學(xué)測(cè)試與電沉積

為了探索體系中Zn的電沉積過(guò)程，需要進(jìn)行行循環(huán)伏安。電化學(xué)測(cè)試時(shí)，參比電極為銀絲，對(duì)電極為鉑電極（1 mm），工作電極為鎢電極（2 mm），電極用α-氧化鋁拋光粉在麂皮上研磨光亮并用去離子水清洗。電沉積實(shí)驗(yàn)中，電極間距為1 cm，陰極采用銅片（2 cm×2 cm），陽(yáng)極采用石墨（3 cm×3 cm）。電極在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前需要在3號(hào)砂紙和5號(hào)砂紙上進(jìn)行磨光，然后將打磨好的電極片用無(wú)水乙醇浸泡超聲去脂，最后用去離子水沖洗吹干備用。

表1 不同溫度下ZnO在ChCl-ureaDES中的溶解度

2 結(jié)果與討論

2.1 ChCl-urea-ZnO DES的電導(dǎo)率研究

在不同溫度條件下，測(cè)定了ChCl-urea-ZnO DES電導(dǎo)率與組成的關(guān)系，其結(jié)果如圖1所示。從圖中可以看出，隨著濃度的增加，溶液電導(dǎo)率逐漸增大，當(dāng)濃度超過(guò)0.24 mol·L-1，溶液電導(dǎo)率趨于穩(wěn)定，這表明ZnO濃度與電導(dǎo)率之間有密切的關(guān)系。溶液的電導(dǎo)率可以表示為[22]

式中，為電導(dǎo)率，S·m-1；為電子電量， 1.6022×10-19C；為Faraday常數(shù)；|z|為帶電體所帶電荷數(shù)；c為帶電體摩爾濃度，mol·m-3；為溶液黏度，Pa·s；為帶電體半徑，m；π為圓周率。由式（1）可知，電導(dǎo)率與體系的組成、帶電體的數(shù)目、半徑及介質(zhì)黏度等均有關(guān)系。

由Abbott等[18]的研究可知，在ChCl-urea DES中存在[ChCl2]-和[(Ch)2Cl3]-，說(shuō)明在未加ZnO時(shí)低共熔溶劑中存在由膽堿陽(yáng)離子（Ch+）和Cl-交替排列形成的低聚體，如式（2）所示。

當(dāng)ZnO加入到ChCl-urea DES中，ZnO便與溶液中存在的urea和Cl-配位生成了配陰離子{[ZnO·CO(NH2)2]·Cl-}-[18]。隨著ZnO濃度的增加，{[ZnO·CO(NH2)2]·Cl-}-濃度不斷增加，而體系中的Cl-和尿素的濃度卻逐漸減小，如圖2所示。由于配合物的體積遠(yuǎn)大于Cl-的體積，生成的低聚合度的多聚物使得溶液的黏度減小，電導(dǎo)率隨帶電體數(shù)目的增加而增大。但是，當(dāng)ZnO＞0.24 mol·L-1時(shí)，溶液電導(dǎo)率隨ZnO含量的增加而趨于不變，這主要是因?yàn)榕潢庪x子較大的離子半徑導(dǎo)致體系的淌度減小，黏度增加[23-24]。當(dāng)溶液淌度和粘度的變化對(duì)溶液的影響與帶電體數(shù)目的變化對(duì)溶液的影響差不多時(shí)，溶液電導(dǎo)率的變化就很小。

圖2 ChCl-urea DES中Ch+、Cl-、尿素和{[ZnO·CO(NH2)2]·Cl-}-的濃度和ZnO濃度的關(guān)系

由圖1還可以看出，在ZnO濃度一定的條件下，ChCl-urea-ZnO DES的電導(dǎo)率隨溫度的升高而增大。這是由于低共熔溶劑體系由陰、陽(yáng)離子組成，依靠離子遷移來(lái)導(dǎo)電，隨著溫度的升高，離子能量的增加，使得離子容易克服相互間的聚合效應(yīng)和氫鍵作用，導(dǎo)致體系黏度降低，離子遷移的阻力減小，在電場(chǎng)作用下遷移速度加快，電導(dǎo)率增大[23]。

對(duì)圖1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析發(fā)現(xiàn)，ChCl-urea-ZnO DES的電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系符合Kohlraush經(jīng)驗(yàn)式[24]

式中，0為當(dāng)溫度時(shí)體系的電導(dǎo)率，S·m-1；、為溫度系數(shù)；為溫度，℃；0為最低測(cè)試溫度（50℃）。在一定的ZnO濃度條件下，ChCl-urea-ZnO DES的電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系如圖3所示。由圖3可以計(jì)算出式（3）中的0、和，其結(jié)果列于表2。

為了清楚地觀察溫度系數(shù)隨溫度的變化，將溫度系數(shù)對(duì)ZnO作圖，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，在ZnO＜0.16 mol·L-1，隨著ZnO濃度增大，溫度系數(shù)明顯隨之增大；0.16 mol·L-1＜ZnO＜0.24 mol·L-1，隨著ZnO濃度增大，明顯隨之下降；在ZnO＞0.24 mol·L-1，隨著ZnO濃度增大，的下降趨勢(shì)趨于平緩，說(shuō)明ZnO對(duì)的影響越來(lái)越小。從圖4還可以看出，在ZnO＜0.16 mol·L-1，隨著ZnO濃度增大，溫度系數(shù)明顯下降；ZnO＞0.16 mol·L-1，的下降趨勢(shì)趨于平緩，說(shuō)明ZnO對(duì)的影響越來(lái)越小。

圖3 不同CZnO下低共熔體系電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系

圖4 溫度系數(shù)a和b與CZnO的關(guān)系

2.2 ChCl-urea-ZnO DES的循環(huán)伏安（CV）研究

圖5和圖6分別為ChCl-urea DES 和ChCl-urea-ZnO DES的循環(huán)伏安曲線(xiàn)。從圖5和圖6中可以看出，鋅的沉積和溶解發(fā)生在ChCl-urea DES的電化學(xué)窗口。在ChCl-urea-ZnO DES伏安圖中出現(xiàn)了一對(duì)還原氧化峰，說(shuō)明鋅的還原為一步兩電子轉(zhuǎn)移過(guò)程。其還原氧化峰分別對(duì)應(yīng)于鋅的還原和 溶解。

表2 ChCl-urea-ZnODES電導(dǎo)率與溫度回歸方程[式(3)]的相關(guān)系數(shù)

圖5 ChCl-urea DES的循環(huán)伏安圖

圖6 ChCl-urea-ZnO DES在不同掃速下的CV曲線(xiàn)

此外，從圖6中還可以觀察到，隨著掃速的增加，陰極峰值電流pc增加，同時(shí)陰極峰值電位pc負(fù)移。由于掃速越高，導(dǎo)致擴(kuò)散通量越大，這使得還原電流不斷增加。根據(jù)文獻(xiàn)[26-27]報(bào)道，不可逆過(guò)程中陰極峰值電流與掃速的關(guān)系適用于準(zhǔn)可逆過(guò)程中。在此前提下，峰值電流與掃速的關(guān)系可用Randles- Sevick方程[28]表示

式中，p為陰極峰值電流；為得失電子數(shù)；為Faraday常數(shù)；為電極面積；Zn(Ⅱ)為Zn(Ⅱ)濃度；Zn(Ⅱ)為Zn(Ⅱ)擴(kuò)散系數(shù)；為掃速；為轉(zhuǎn)移系數(shù)；n為速率限制步驟的電子轉(zhuǎn)移數(shù)；為氣體常數(shù)；為熱力學(xué)溫度。可以通過(guò)式（5）求得。

(5)

式中，p/2為半峰電位。

將圖6中陰極峰值電流p對(duì)掃速的平方根1/2作圖，結(jié)果如圖6插圖所示。p與1/2之間良好的線(xiàn)性關(guān)系表明Zn(Ⅱ)在ChCl-urea DES中的還原過(guò)程受擴(kuò)散控制。由表3可知，陰極峰值電位與陽(yáng)極峰值電位差的絕對(duì)值|pcpa|為41 mV，大于可逆過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)值（33 mV，343 K），且，這說(shuō)明在ChCl-urea DES中金屬鋅的還原過(guò)程是一個(gè)準(zhǔn)可逆過(guò)程[25]。結(jié)合上述分析可知金屬鋅的還原過(guò)程是受擴(kuò)散控制的準(zhǔn)可逆過(guò)程。分析還發(fā)現(xiàn)，根據(jù)式（4）可知插圖中擬合得到的直線(xiàn)應(yīng)當(dāng)過(guò)原點(diǎn)，但本研究中的情況并非如此，這主要與體系中存在的未補(bǔ)償電阻有關(guān)。

表3 ChCl-urea-ZnODES中ZnO濃度對(duì)鎢電極上Zn(Ⅱ)還原時(shí)循環(huán)伏安曲線(xiàn)的影響

根據(jù)圖6插圖得到的斜率，通過(guò)式（4）和式（5）可以算出343 K下Zn(Ⅱ)在溶液中的擴(kuò)散系數(shù)1.2×10-7cm2·s-1。

為了研究在ChCl-urea-ZnO DES中ZnO濃度對(duì)鋅還原過(guò)程的影響，測(cè)定了不同ZnO濃度下的循環(huán)伏安曲線(xiàn)，如圖7所示。循環(huán)伏安曲線(xiàn)的電位掃描起始于開(kāi)路電位-0.5 V，ZnO濃度與陰極峰值電位pc、陰極峰值電流pc的關(guān)系如表3所示?？梢钥闯?，金屬鋅的起始析出電位（Zn(Ⅱ)/Zn)和陰極峰值電位（pc)均隨ZnO濃度的增加而正移，這主要是因?yàn)閆nO濃度增加后使金屬鋅的還原電位發(fā)生了改變。

當(dāng)Zn(Ⅱ)的擴(kuò)散為還原反應(yīng)的速率限制環(huán)節(jié)時(shí)，Zn(Ⅱ)/Zn在ChCl-urea-ZnO DES中的還原電位可以用式（6）表示[27,29]。

圖7 不同ZnO濃度的ChCl-urea-ZnO DES的CV曲線(xiàn)

式中，Zn(Ⅱ)為Zn(Ⅱ)的本體濃度，mol·L-1；為Zn(Ⅱ)在電極表面的濃度，mol·L-1；Zn(Ⅱ)/Zn為Zn(Ⅱ)的起始還原電位，V；為Zn(Ⅱ)的標(biāo)準(zhǔn)還原電極電位，V；Zn(Ⅱ)為Zn(Ⅱ)的活度系數(shù)；D為濃差超電位，V；為Faraday常數(shù)；為氣體常數(shù)；為反應(yīng)溫度，K。在反應(yīng)的初始階段，電極表面與本體溶液之間存在的Zn(Ⅱ)濃度差極小，即≈。因此，電極表面附近的電位可以表示為

(7)

式（7）表明當(dāng)活度系數(shù)為常量時(shí)，Zn(Ⅱ)的起始還原電位Zn(Ⅱ)/Zn與Zn(Ⅱ)濃度的對(duì)數(shù)值lnZnO呈線(xiàn)性關(guān)系。從圖8中可以看出，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與式（7）吻合很好。Zn(Ⅱ)/Zn與lnZnO之間良好的線(xiàn)性關(guān)系表明，增加ChCl-urea DES中的ZnO含量能夠使Zn(Ⅱ)的析出電位Zn(Ⅱ)/Zn正移，有利于金屬鋅的電沉積。此外，隨著ZnO濃度的升高，陰極峰值電流不斷增加，并且呈良好的線(xiàn)性關(guān)系（圖7插圖），這與文獻(xiàn)[30]中報(bào)道的現(xiàn)象一致。研究還發(fā)現(xiàn)，隨ZnO濃度的升高，陽(yáng)極峰值電位正移，對(duì)應(yīng)的峰值電流增加。綜上所述，升高ZnO濃度有利于Zn(Ⅱ)在低共熔溶劑中沉積出來(lái)。

2.3 鋅的電沉積研究

由上述的循環(huán)分析可知，在一定的陰極電位下，溶液中ZnO的濃度越高，則相應(yīng)的陰極電流密度也將越大。根據(jù)文獻(xiàn)[22]報(bào)道，電流密度對(duì)沉積物的形貌特征及顆粒尺寸具有顯著影響，因此，以石墨為陽(yáng)極，銅片為陰極，通過(guò)恒電位沉積實(shí)驗(yàn)來(lái)考察ZnO濃度改變對(duì)沉積鋅形貌的影響。在槽電壓為2.2 V，溫度為343 K條件下，所得沉積層均為銀灰色物質(zhì)，并對(duì)其進(jìn)行XRD 測(cè)試分析，結(jié)果如圖9所示。由圖9可見(jiàn)，銀灰色的沉積物為金屬鋅。

圖8 Zn(Ⅱ)的析出電位EZn(Ⅱ)/Zn與ZnO濃度的對(duì)數(shù)lnCZnO的關(guān)系

圖9 沉積層的XRD圖譜

根據(jù)文獻(xiàn)[20]報(bào)道，沉積過(guò)程中陰、陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為：

陰極

陽(yáng)極

(9)

圖10是槽電壓為2.2 V，溫度為343 K時(shí)不同ZnO濃度下沉積得到的鋅沉積層的掃描電鏡圖。從圖中可以看出，不同濃度下沉積的鋅沉積物的各不相同。當(dāng)ZnO濃度為0.04 mol·L-1時(shí)，鋅沉積層由短棒狀顆粒組成，長(zhǎng)度約為0.5 μm [圖10(a)]。隨著ZnO濃度升高0.16 mol·L-1時(shí)，鋅沉積物的形貌并未有明顯變化，短棒狀顆粒尺寸變大[圖10(b)～(c)]。當(dāng)ZnO濃度繼續(xù)增加到0.24 mol·L-1時(shí)，沉積物顆粒發(fā)生明顯變化，顆粒形狀由短棒狀變成了方形，顆粒相互連接一起[圖10(d)]。進(jìn)一步增加ZnO濃度到0.32 mol·L-1，沉積物發(fā)展為更均一的整體，沉積顆粒之間空隙率明顯降低[圖10(e)]。不同形貌的產(chǎn)生主要與晶體生長(zhǎng)速率及的各個(gè)結(jié)晶取向間的競(jìng)爭(zhēng)作用有關(guān)。根據(jù)文獻(xiàn)[31]報(bào)道，離子濃度、溫度、過(guò)電位等不僅影響晶體的生長(zhǎng)速率，還影響不同晶面的生長(zhǎng)速率。

圖10 不同ZnO濃度的ChCl-urea-ZnO DES電沉積所得鋅沉積層的SEM圖像

3 結(jié) 論

（1）在測(cè)定范圍內(nèi)ChCl-urea-ZnO DES的電導(dǎo)率隨ZnO濃度的升高先增大后趨于不變，這主要與ZnO加入ChCl-urea DES后形成的配離子和低聚體有關(guān)；此外，電導(dǎo)率隨溫度升高而增大，其相互關(guān)系符合Kohlraush經(jīng)驗(yàn)式。

（2）循環(huán)伏安測(cè)試表明，ChCl-urea-ZnO DES中Zn(Ⅱ)能夠被還原為金屬鋅，其還原過(guò)反應(yīng)是一個(gè)受擴(kuò)散控制的準(zhǔn)可逆過(guò)程。Zn(Ⅱ)在該溶液中的擴(kuò)散系數(shù)約為1.2×10-7cm2·s-1。而且金屬鋅的析出電位和陰極峰值電位隨ZnO濃度的增加而正移，峰值電流明顯增大，有利于鋅的沉積。

（3）在0.04～0.32 mol·L-1的ZnO濃度范圍內(nèi)，直流電沉積均可得到鋅沉積層。鋅沉積物的形貌特征與ZnO濃度密切相關(guān)。當(dāng)ZnO濃度為0.32 mol·L-1，沉積層更平整致密。

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Eelectrochemical behaviors of ZnO in choline chloride-urea deep eutectic solvents

LEI Zhen1, XU Cunying1,2, HUA Yixin1,2, LI Jian1,2, LU Donghui1, KUANG Wenhao1, ZHANG Zhen1, GAO Xiaobing1

(1Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, Yunnan, China;2State Key Laboratory of Complex Nonferrous Metal Resources Cleaning Utilization in Yunnan Province, Kunming 650093, Yunnan, China)

The effect of ZnO concentration on the electrochemical behaviors of ChCl-urea-ZnO deep eutectic solvents (DES) system were examined with electric conductivity tests and cyclic voltammetry. The results of electric conductivity tests indicate that the conductivity of ChCl-urea-ZnO DES increases with an increase in ZnO concentration as ZnO concentration is below 0.24 mol·L-1. When ZnO concentration exceeds 0.24 mol·L-1, the conductivity of ChCl-urea-ZnO DES tends to be roughly constant. The conductivity of ChCl-urea-ZnO DES increases with the increasing of temperature. The relation between conductivity and temperature is consistent with Kohlraush empirical formula. The results of voltammetry tests indicate that the reduction of Zn(Ⅱ) is a quasi-reversible process, which is controlled by diffusion step. The diffusion coefficient of zinc ion is about 1.2×10-7cm2·s-1. Furthermore, with an increase in ZnO concentration, deposition potential of Zn shifts positively and reduction peak current increases gradually, indicating that the higher concentration of ZnO is helpful to the electrodeposition of zinc. In addition, the electrodeposition of Zn-ChCl-urea DES containing different concentration of ZnO was performed at 2.2 V and 343 K. The surface morphology and phase structure of Zn deposits were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopic (SEM), respectively. ZnO concentration is found to play central role on the morphology of deposited Zn. Different shapes of Zn deposits including rod-like and square, can be electrodeposited from ChCl-urea DES by controlling the ZnO concentration.

deep eutectic solvents; zinc oxide; electrochemistry; reduction; znic

10.11949/j.issn.0438-1157.20170084

TQ 153；O 0645

A

0438—1157（2017）08—3301—09

徐存英。第一作者：雷震（1991—），男，碩士研究生。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21263007）；國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2014CB643404）。

2017-01-18收到初稿，2017-05-18收到修改稿。

2017-01-18.

Prof. XU Cunying, 878472313@qq.com

supported by the National Natural Science Foundation of China (21263007) and the National Basic Research Program of China (2014CB643404).