介绍
苯基三甲基氯化铵（Trimethylphenylammonium chloride，TMPAC）是一类含芳香环取代的季铵盐化合物，化学分子式为C9H14NCl，分子量 171.67 g/mol。其分子以季铵氮为核心，连接 3 个甲基与 1 个苯基，独特的结构使其能与无水AlCl3形成稳定的室温离子液体，在电化学领域展现出优异性能。
图一 苯基三甲基氯化铵
TMPAC-AlCl₃离子液体的制备
离子液体制备工艺
苯基三甲基氯化铵与AlCl3按 2:1 摩尔比（酸性体系）复合制备离子液体，核心工艺具有显著优势：将AlCl3粉末缓慢加入苯基三甲基氯化铵中，室温磁力搅拌即可形成浅黄色透明液体，相比AlCl3-[EMIm]Cl 体系，放热少、烟雾产生少，无需复杂控温设备，易于工业化放大；该离子液体熔点低至-75℃，室温下呈液态，具有低蒸气压、良好导电性（与AlCl3-BPC 体系相当），且电化学窗口宽，避免了 BPC 体系中吡啶阳离子易还原的缺陷，稳定性与AlCl3-[EMIm] Cl 体系相当。
电化学优势
作为铝电沉积电解质，苯基三甲基氯化铵-AlCl₃离子液体解决了水溶液体系中氢析出干扰的问题，且具有两大核心优势，酸性体系中主要存在Al2Cl7-和AlCl4-离子，其中Al2Cl7-是铝电沉积的主要活性物种，铝的沉积剥离效率超98%，几乎无副反应。
循环伏安特性
通过循环伏安法（CV）研究发现，苯基三甲基氯化铵-AlCl₃离子液体中铝电沉积呈现典型的电化学特征：钨（W）电极上先出现欠电位沉积（UPD）峰（约 + 320 mV vs. Al (III)/Al），对应约 2/3 单层铝的沉积，随后在 - 0.09 V 左右出现体相沉积峰（C1），反向扫描时出现铝的剥离峰（A1）；扫描速率升高时，UPD 峰增强而体相成核峰减弱，表明高扫描速率下成核时间不足；铝（Al）电极上无明显 UPD 峰，直接出现体相沉积与剥离峰，阳极氧化电流在 0.7 V 左右降至零，归因于电极表面钝化（可能为AlCl3沉淀或吸附中间体形成）。
图二 苯基三甲基氯化铵的循环伏安曲线
成核与生长机制
计时电流法（CA）分析表明，铝在苯基三甲基氯化铵-AlCl₃离子液体中的沉积遵循瞬时成核 - 扩散控制生长机制。电位阶跃后，双电层充电产生尖峰电流，随后因成核生长电流上升至峰值（im），最终以i正比于t-1/2规律衰减，符合扩散控制特征；W 电极上成核密度为108 / cm2量级，Al 电极上为107 / cm2量级，表明铝在异质电极（W）上更易成核；温度升高（如 60℃）可加快成核速率，使im增大、峰值时间（tm）缩短[1]。
参考文献
[1]Jiang T ,Brym C M ,Dubé G , et al.Electrodeposition of aluminium from ionic liquids: Part I—electrodeposition and surface morphology of aluminium from aluminium chloride (AlCl 3 )–1-ethyl-3-methylimidazolium chloride ([EMIm]Cl) ionic liquids[J].Surface & Coatings Technology,2005,201(1):1-9.DOI:10.1016/j.surfcoat.2005.10.046.