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Interphase engineering of reactive metal surfaces using ionic liquids and deep eutectic solvents—from corrosion control to next-generation batteries
npj Materials Degradation ( IF 5.1 ) Pub Date : 2017-11-13 , DOI: 10.1038/s41529-017-0016-z
Maria Forsyth , Patrick C. Howlett , Anthony E. Somers , Douglas R. MacFarlane , Andrew Basile

Ionic liquids are unique solvents composed entirely of ions and have recently been considered for applications ranging from synthesis, separations, electrochemical devices, tribology and corrosion. In this perspective, we summarise the literature, and look at the future prospects, surrounding the use of ionic liquids in the engineering of interphases to control charge transport thereby leading to improved performance of high-energy density batteries, including Mg, Li and Na metal as well as corrosion protection of reactive engineering alloys, such as aluminium, magnesium and steel alloys. The ability to create task-specific ionic liquids by controlling the chemistry of either the anion or the cation means that interphases can be engineered for specific substrates and applications. Thus far, fluorine containing anions, such as bis(trifluoromethane) sulfonamide and its analogues, have been favoured for controlling the conductive solid–electrolyte interphase layer on Li and Na, while ionic liquids containing organophosphate anions have been used to form nanometre thick protective interphases on Mg alloys. Recently, ionic liquids based on carboxylate anions have also been shown to provide excellent corrosion inhibition for steel. In the search for cost-effective solutions, a relatively new class of ionic liquids, termed deep eutectic solvents, have also been explored as potential media for controlling surface films on reactive metals. The deep eutectic solvents class of ionic liquid materials offers many possible combinations of chemistry that can be targeted to produce desired properties in this context.



中文翻译:

使用离子液体和深共熔溶剂的反应性金属表面的相间工程—从腐蚀控制到下一代电池

离子液体是完全由离子组成的独特溶剂,最近已考虑用于合成,分离,电化学装置,摩擦学和腐蚀等领域。从这个角度出发,我们对文献进行了总结,并展望了未来的前景,围绕离子液体在相间工程中的应用来控制电荷传输,从而改善了包括Mg,Li和Na金属在内的高能量密度电池的性能。以及反应性工程合金(如铝,镁和钢合金)的腐蚀防护。通过控制阴离子或阳离子的化学反应来创建特定任务的离子液体的能力意味着可以针对特定的底物和应用工程设计相间。到目前为止,含氟阴离子 如双(三氟甲烷)磺酰胺及其类似物,已被广泛用于控制Li和Na上的导电固-电解质中间相层,而含有机磷酸根阴离子的离子液体已被用于在Mg合金上形成纳米级保护性中间相。近来,基于羧酸根阴离子的离子液体也已显示出对钢的优异腐蚀抑制作用。在寻找具有成本效益的解决方案时,也已经探索了相对较新的一类离子液体,称为深共熔溶剂,作为控制活性金属表面膜的潜在介质。离子液体材料的深共熔溶剂类别提供了许多可能的化学组合,这些化学组合可以在这种情况下用于产生所需的特性。在控制Li和Na上的导电固-电解质中间相层方面受到了青睐,而包含有机磷酸根阴离子的离子液体已用于在Mg合金上形成纳米级保护性中间相。近来,基于羧酸根阴离子的离子液体也已显示出对钢的优异腐蚀抑制作用。在寻找具有成本效益的解决方案时,也已经探索了相对较新的一类离子液体,称为深共熔溶剂,作为控制活性金属表面膜的潜在介质。离子液体材料的深共熔溶剂类别提供了许多可能的化学组合,这些化学组合可以在这种情况下用于产生所需的特性。在控制Li和Na上的导电固-电解质中间相层方面受到了青睐,而包含有机磷酸根阴离子的离子液体已用于在Mg合金上形成纳米级保护性中间相。近来,基于羧酸根阴离子的离子液体也已显示出对钢的优异腐蚀抑制作用。在寻找具有成本效益的解决方案时,也已经探索了相对较新的一类离子液体,称为深共熔溶剂,作为控制活性金属表面膜的潜在介质。离子液体材料的深共熔溶剂类别提供了许多可能的化学组合,这些化学组合可以在这种情况下用于产生所需的特性。含有机磷酸根阴离子的离子液体已用于在Mg合金上形成纳米厚的保护性中间相。近来,基于羧酸根阴离子的离子液体也已显示出对钢的优异腐蚀抑制作用。在寻找具有成本效益的解决方案时,也已经探索了相对较新的一类离子液体,称为深共熔溶剂,作为控制活性金属表面膜的潜在介质。离子液体材料的深共熔溶剂类别提供了许多可能的化学组合,这些化学组合可以在这种情况下用于产生所需的特性。含有机磷酸根阴离子的离子液体已用于在Mg合金上形成纳米厚的保护性中间相。近来,基于羧酸根阴离子的离子液体也已显示出对钢的优异腐蚀抑制作用。在寻找具有成本效益的解决方案时,也已经探索了相对较新的一类离子液体,称为深共熔溶剂,作为控制活性金属表面膜的潜在介质。离子液体材料的深共熔溶剂类别提供了许多可能的化学组合,这些化学组合可以在这种情况下用于产生所需的特性。在寻找具有成本效益的解决方案时,也已经探索了相对较新的一类离子液体,称为深共熔溶剂,作为控制活性金属表面膜的潜在介质。离子液体材料的深共熔溶剂类别提供了许多可能的化学组合,这些化学组合可以在这种情况下用于产生所需的特性。在寻找具有成本效益的解决方案时,也已经探索了相对较新的一类离子液体,称为深共熔溶剂,作为控制活性金属表面膜的潜在介质。离子液体材料的深共熔溶剂类别提供了许多可能的化学组合,这些化学组合可以在这种情况下用于产生所需的特性。

更新日期:2019-01-26
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