离子液体中铜的电沉积行为-长春应用化学研究所.PDF

第３１卷 第２期 应 用 化 学 Ｖｏｌ．３１Ｉｓｓ．２ ２０１３年２月 　　　　　　　ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　　　　　　　 Ｆｅｂ．２０１３ 离子液体中铜的电沉积行为  高　炜　刘瑞泉 　米红宇 （新疆大学化学化工学院　乌鲁木齐８３００４６） 摘　要　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ＢＭＩＣ ＣｕＣｌＥＧ溶液中Ｃｕ（ ）的电化学行为，考察了乙二醇浓度、温度和扫描速度对 Ｃｕ（ ）电化学行为的影响。 ２ Ⅱ Ⅱ 结果表明，Ｃｕ（ ）的电还原过程分为两个过程，其中Ｃｕ（ ）／Ｃｕ（ ）是扩散控制下的不可逆过程，Ｃｕ（ ）／ Ⅱ Ⅱ Ⅰ Ⅰ －７ ２ Ｃｕ是不可逆过程。计算得出，在３４３Ｋ时，Ｃｕ（ ）／Ｃｕ（ ）还原过程中的扩散系数Ｄ为７０×１０ ｃｍ／ｓ，传 Ⅱ Ⅰ 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３４３Ｋ时沉积３０ｍｉｎ后，金属铜晶粒致密，将沉积时间延长至２ｈ后，晶粒呈球状。 关键词　循环伏安，氯化丁基甲基咪唑，铜，电沉积，乙二醇 中图分类号：Ｏ６４６　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００００５１８（２０１４）０２０２１２０８ ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０９５．２０１４．３０１２９ 室温离子液体（ｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｏｎｉｃｌｉｑｕｉｄｓ，ＲＴＩＬｓ）作为绿色溶剂具有电化学窗口宽、溶解范围广 ［１３］ 泛、微毒性和热力学性质稳定等优点，被广泛应用在各个领域中 ，在金属电沉积方面，离子液体能够 代替水溶液，避免金属沉积时析氢而产生氢脆和ｐＨ值改变等现象，提高镀层质量。 有研究者将结构简单的离子液体与氢键给予体混合得到价格低廉的离子液体，如氯化胆碱（ＣｈＣｌ） 和乙二醇（ＥＧ）混合组成低相共融溶液（ＤｅｅｐＥｕｔｅｃｔｉｃＳｏｌｖｅｎｔｓ，ＤＥＳｓ），具有良好的热稳定性，在空气中 ［４］ 稳定、导电率高和容易制备等优点。Ｙｕｅ等 在ＤＥＳｓ中加入ＭｇＣｌ，研究了ＥＧ与ＭｇＣｌ对ＤＥＳｓ的物理 ２ ２ ［５６］ 化学性质的影响，结果表明，ＤＥＳｓ的电导率高，粘度低。Ａｂｂｏｔｔ等 将 ＤＥＳｓ应用在金属电沉积中，结 果显示， Ｚｎ、Ｃｕ及ＺｎＳｎ合金等金属与合金还原电流效率高，镀层致密。 研究ＤＥＳｓ的论文较多，但讨论咪唑类离子液体与ＥＧ的混合溶液在电沉积方面相关报道较少。 ［７］ Ｉｗａｇｉｓｈｉ等 将ＺｎＢｒ溶入溴化１乙基３甲基咪唑与乙二醇（ＥＧ）的混合溶液中，电沉积获得金属锌，结 ２ ［８］ 果表明，ＥＧ的加入增加了阴极电流效率，使沉积层更为光滑。杨培霞等 在含有氯化钴