离子液体中铜的电沉积行为

在含有氯化铜的氯化1-丁基-3-甲基咪唑(BMIC)和乙二醇(EG)体系中研究金属铜的电沉积。在BMIC中加入EG,分别研究了EG对离子液体BMIC的粘度和电导率的影响,并通过循环伏安法研究了BMICCuCl2-EG溶液中Cu(Ⅱ)的电化学行为,考察了乙二醇浓度、温度和扫描速度对Cu(Ⅱ)电化学行为的影响。结果表明,Cu(Ⅱ)的电还原过程分为两个过程,其中Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)是扩散控制下的不可逆过程,Cu(Ⅰ)/Cu是不可逆过程。计算得出,在343 K时,Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)还原过程中的扩散系数D为7.0×10-7cm2/s,传递系数为0.24。在Cu膜表面进行了电沉积,获得金属铜颗粒,经扫描电子显微镜观察Cu的电沉积层的形貌发现,在343 K时沉积30 min后,金属铜晶粒致密,将沉积时间延长至2 h后,晶粒呈球状。     

基于氯化胆碱离子液体的铜电沉积研究（英文）

采用恒电流和恒电位方法,基于含有氯化铜溶液的乙二醇-氯化胆碱或硫脲-氯化胆碱离子液体,室温下在钢阴极上进行了铜的电沉积. 利用扫描电子显微镜和X-射线衍射技术研究了各种实验条件对电沉积的影响以及沉积层的形貌. 结果表明,室温下施加不超过-0.45 V的沉积电位和不超过-4.0 A·m^-2的沉积电流密度,可以同时从氯化胆碱基乙二醇和硫脲离子液体中沉积得到非常光滑、有光泽、致密且具有良好结合力、色泽鲜艳的铜金属涂层. 铜的电沉积阴极电流效率约为97%.     

离子液体中钴的电沉积行为

在含有氯化钴的室温离子液体氯化1-甲基-3-乙基咪唑(EMIC)和乙二醇(EG)体系中研究了金属钴的电沉积. 循环伏安法测试表明, 在EMIC-CoCl2熔盐中, 乙二醇的加入促进了EMIC的解离, 从而使氧化还原电流增大, 在EMIC-CoCl2-EG体系中钴的电沉积是受扩散控制的非可逆电极过程, 在该电解液体系中, Co(II)在Pt电极上的传递系数α为0.30, 扩散系数D0为4.16×10^-6 cm·s^-1; 计时电流法研究表明, 钴在铂电极上的电结晶过程符合三维连续成核的生长机理; 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察镀层的微观形貌显示, 金属钴的结晶细小. XRD分析证实, 镀层为纯钴, 沉积的钴是晶态和微晶态的混合物, 并且晶粒尺寸为纳米级.     

离子液体[BMIM]PF_6中铬的电沉积行为

以一氯丁烷、N-甲基咪唑和KPF6为原料,合成了1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体([BMIM]PF6),用红外光谱(IR)对产物进行了结构分析.用循环伏安法测试该离子液体在85℃下的电化学窗口为4.7 V.考察了[BMIM]PF6-Cr(Ⅲ)电解液的电化学行为,结果表明,在85℃下Cr(Ⅲ)的还原过程是受扩散控制的一步还原不可逆过程,Cr(Ⅲ)的传递系数α=0.023,阴极扩散系数D0=1.142×10-6cm2/s.在85℃和-1.5 V条件下,用恒电势法在铜片上电沉积Cr(Ⅲ),并通过扫描电子显微镜(SEM)观察了铜片上镀层的表面结构,发现该镀层呈颗粒状,且颗粒的体积随沉积时间的延长而增大.X射线能量色散谱(EDS)和X射线粉末衍射(XRD)测试结果表明,该镀层为无定形的金属铬.     

循环伏安量热法研究铜在铂电极上的电沉积

循环伏安量热法研究了欠电位沉积条件下，铜在ＬｉＣｌＯ４溶液中，铂电极上的电沉积过程，循环伏安热谱图和循环伏安微分热谱图表明，铜离子的电沉积为－放热过程，其中铜－铂（层）相互作用能为－３２２７．０ｋＪ／ｍｏｌ．沉积铅的电氧化包括了吸热的活性和放热的氧化两个过程，活化过程的焓变为７４７．０ｋＪ／ｍｏｌ，氧化过程的焓变为－１８９．９ｋＪ／ｍｏｌ，与热力学数据一致。     

玻碳电极上铜电沉积初期行为研究

运用循环伏安和计时安培法研究酸性镀铜溶液中硫酸和 2_巯基苯骈咪唑对铜电沉积初期行为的影响 .实验表明铜的电沉积经历了晶核形成过程 ,其电结晶按瞬时成核三维生长方式进行 ,硫酸对铜的电沉积具有加速作用 ,而 2_巯基苯骈咪唑对铜的电沉积起阻化作用 ,两者均不改变铜的电结晶机理     

添加剂对离子液体中电沉积金属钴的影响

在含有氯化钴的室温离子液体氯化1-甲基-3-乙基咪唑(EMIC)和乙二醇(EG)体系中,采用扫描电子显微镜(FE-SEM）、阴极极化曲线、循环伏安及X射线衍射等方法研究了添加剂对电沉积金属钴的影响。结果表明,在EMIC-EG-CoCl₂熔盐中加入丁炔二醇能够有效地改善钴镀层的外观质量,丁炔二醇的加入量在0.3～0.7 g·L^-1范围内,能够得到银灰色、具有金属光泽的良好镀层。从FE-SEM照片可以看出,在EMIC-EG-CoCl₂熔盐中加入丁炔二醇后,使金属钴的结晶变得更加细致;阴极极化曲线表明,丁炔二醇的加入不仅增大了阴极极化,而且还消除了钴的欠电势沉积;循环伏安测试证明,添加剂的加入对阴极沉积过程有阻化作用;XRD分析证实,丁炔二醇的加入使金属钴的衍射峰变宽,晶粒尺寸为纳米级。     

离子液体电沉积

离子液体具有电化学窗口宽,热稳定性良好和结构性能可调等独特的物理化学性质,是一种有着广阔应用前景的电沉积介质.本文介绍了离子液体电沉积的发展历程、典型的离子液体电沉积体系结构组成及其中的重要科学问题,并综述了近15年来离子液体电沉积的研究进展.本文详细介绍了五种不同类型离子液体中金属/合金的电沉积过程,包括卤素金属酸盐型离子液体、空气和水稳定型离子液体、低共熔溶剂、含金属阳离子型离子液体和质子型离子液体,并且系统概述了调节因素如沉积条件(电流密度、沉积模式、沉积时间、温度)和电解质成分(阴离子、阳离子、金属盐、添加剂、水分)对于沉积物形貌、组成、微观结构和性质的影响规律.之后,重点介绍了离子液体在半导体电沉积中的研究进展.最后,指出了目前离子液体电沉积在基础理论和技术研究中面临的挑战,并展望了其未来在电子信息领域的发展前景.     

离子液体[BMIM]PF6中铬的电沉积行为简

以一氯丁烷、N-甲基咪唑和KPF6为原料,合成了1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体([BMIM]PF6),用红外光谱(IR)对产物进行了结构分析. 用循环伏安法测试该离子液体在85 ℃下的电化学窗口为4.7 V. 考察了[BMIM]PF6-Cr(Ⅲ)电解液的电化学行为,结果表明,在85 ℃下Cr(Ⅲ)的还原过程是受扩散控制的一步还原不可逆过程,Cr(Ⅲ)的传递系数α=0.023,阴极扩散系数D0=1.142×10-6 cm2/s. 在85 ℃和-1.5 V条件下,用恒电势法在铜片上电沉积Cr(Ⅲ),并通过扫描电子显微镜(SEM)观察了铜片上镀层的表面结构,发现该镀层呈颗粒状,且颗粒的体积随沉积时间的延长而增大. X射线能量色散谱(EDS) 和X射线粉末衍射(XRD)测试结果表明,该镀层为无定形的金属铬.     

EuCl3在氯化1-丁基-3-甲基咪唑中的电化学性质

应用循环伏安法研究了Eu3+在亲水性离子液体—氯化1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM]Cl)中的电极过程.实验表明,工作电极为玻碳电极时,[BMIM]Cl的电化学窗口为-1.7～0.80V(vs.Ag/AgCl).Eu3+在[BMIM]Cl中被还原为Eu2+,此电极反应受电荷迁移和物质扩散共同控制.当体系温度从55℃升高到75℃时,Eu3+在[BMIM]Cl中的扩散系数D从3.75×10-9cm2/s变化到1.32×10-8cm2/s,该反应活化能Ea为62.6kJ/mol.     

共晶基离子液体的钴电化学沉积

通过恒电流和恒电位方法,研究了不同温度下脲-氯化胆硷（氯仿）基或乙二醇-氯化胆硷（氯仿）基离子液体中氯化钴溶液在铜和钢阴极上的钴电化学沉积行为. 采用扫描电子显微镜和X射线衍射技术,考察了不同试验条件对钴电沉积行为及钴沉积层形貌的影响. 结果表明,当沉积电位达到-0.8 V和沉积电流密度达到-6.0 A·m^-2时,温度范围从30 °C到90 °C,添加0.05 mol·L^-1的五氧化二磷,可以从脲基和乙二醇基离子液体中沉积得到光滑、发亮和良好结合力的金属光泽钴层. 电化学沉积钴的阴极电流效率达到98%.     

超声波-微分脉冲伏安法测定超痕量铜

以循环伏安和微分脉冲伏安法研究了超声作用下铜在铂电极上的电沉积行为,建立了超痕量铜的超声波-微分脉冲伏安法。超声波增加了铜的阳极溶出峰电流近一个数量级,提高了方法的灵敏度。在优化实验条件下,铜的微分脉冲阳极溶出峰电流与铜离子浓度在两个范围内呈线性关系。在5.00~200nmol/L的浓度范围内,线性方程为I=0.0453 0.00101c(nmol/L,R=0.9963,SD=0.0078);检出限为0·20nmol/L(13ng/L);在0.200~8.00μmol/L浓度范围内,线性方程为i=0.243 0.0864c(μmol/L,R=0·9983,SD=0.0188)。常见金属离子一般不干扰。方法简便快速,直接用于自来水实际样品的测定,加标回收率为95.4%~104.6%;RSD为3.36%,结果令人满意。     

Electrodeposition of Copper in Presence of Carbohydrates

The rates of electrodeposition of copper plates were determined by measuring cathodic limiting current in the absence and in the presence of carbohydrates (glucose, fructose, mannose, sucrose, lactose, and maltose). It is found that the rate of electrodeposition decreases in the presence of organic additives by an amount ranging from 1.89% to 35.85%, and depending on the types of additives and its concentrations. Our investigation of adsorption isotherm indicates that the inhibition fits both the Langmuir adsorption isotherm and Flory-Huggins adsorption isotherm; we found that the rate of electrodeposition decreases by increasing height and increasing CuSO₄ concentrations. Thermodynamic parameters are given and show that electrodeposition process is diffusion controlled. The rate of deposition and its equations are represented:

• Sh = 0.099Re^0.715 Sc^0.33 for glucose with average deviation: ±0.158%

• Sh = 0.097Re^0.715 Sc^0.33 for fructose with average deviation: ±0.058%

• Sh = 0.099Re^0.715 Sc^0.33 for mannose with average deviation: ±0.108%

• Sh = 0.098Re^0.713 Sc^0.33 for sucrose with average deviation: ±0.003%

• Sh = 0.099Re^0.714 Sc^0.33 for lactose with average deviation: ±0.018%

• Sh = 0.099Re^0.713 Sc^0.33 for maltose with average deviation: ±0.097%.

     

镁合金于离子液体中电镀铝之研究

本研究利用AlCl3-EMIC离子液体在AZ91D镁合金表面电镀铝金属,探讨离子液体组成及电流密度对电镀层性质的影响.研究结果显示铝金属可以成功地电镀于AZ91D镁合金表面上.在-0.2 V的电位下,在60 m/o AlCl3离子液体中可以获得较佳的电镀铝层.另外,在低定电流密度下进行电镀,电流效率较佳,镀层较厚.于3.5%NaCl(by mass)溶液中,铝金属镀层可以大幅提升镁合金之开路电位,并使其表面活性下降.电化学交流阻抗频谱分析显示,镁合金裸材于3.5%NaCl(by mass)水溶液中之极化阻抗值约为470~510Ω.cm2,镀铝之镁合金极化阻抗值则可提升至5200Ω.cm2.极化曲线则显示,镀铝之镁合金可以被钝化,其钝化电流密度低至5×10-5A/cm2.     

常温下从离子液体电解液中电沉积金属钴

研究了离子液体镀液中Co、Zn的共沉积行为。ZnCl2-EMIC -CoCl2电解液的循环伏安曲线上出现了三个电流峰,对应的电极电位分别为250mV、50mV、-200mV（vs. Zn2+/Zn）。结合EDS成分分析,可断定这三个电流峰分别对应着Co的电沉积、Co电极上Zn的欠电位沉积和Co-Zn合金的电沉积。恒电位沉积表明,当控制阴极电位在100 mV（vs. Zn2+/Zn）左右时,可得到高纯度的钴镀层;若进行恒电流沉积,则当电流密度为85mA/cm2左右时能够得到高纯度的钴镀层。对Co、Zn的共沉积机理研究表明,Co的电沉积过程和Zn 在Co上的欠电位沉积过程均受扩散过程控制。     

离子液体中电沉积制备钴纳米线阵列

Porous anodic alumina (PAA) was used as a template to prepare Co nanowires array from 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride ionic liquid by direct current method. The surface morphology of porous anodic alumina template was observed by field emission-scanning tunneling microscopy (FE-SEM) before and after the electrodeposition of Co nanowires. The electrodeposition of Co nanowires was characterized by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray powder diffraction (XRD). TEM results indicate that the Co nanowire surface is coarse and porous when aqueous solution was used as electrolyte， and the Co nanowire deposited from the ionic liquid is uniform and smooth. XRD results show that the electrodeposition of Co is a mixture of crystal and microcrystal phase.