Electrochemical Nucleation of Titanium on Platinum

ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＮｕｃｌｅａｔｉｏｎｏｆＴｉｔａｎｉｕｍｏｎＰｌａｔｉｎｕｍＺｈａｏＢａｏｄｏｎｇ（赵保东）ＢｒａｎｃｈＣａｍｐｕｓｏｆＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，ＣｈｉｎａＲｅｃｅｉｖｅｄ１７Ｆｅｂ...     

ChCl-OxA低共熔溶剂中铜的电沉积行为研究

目的 研究铜在氯化胆碱-草酸(ChCl-OxA)低共熔溶剂中的电化学行为、电结晶机理及电沉积历程.方法 采用循环伏安法(CV)和计时电流法(CA)研究了铜在ChCl-OxA低共熔溶剂中的电化学行为和不同电位阶跃下的电结晶机理.采用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射技术(XRD)对铜镀层的微观形貌和物相组成进行了表征.结果 ChCl-OxA低共熔溶剂的电化学稳定窗口为2.10 V.铜离子经过两个连续的电化学步骤还原为金属铜,两个还原峰电位(vs.Ag)分别为0.686 V(Cu2+/Cu+)和0.365 V(Cu+/Cu0),还原电位均位于正电位区,说明铜离子具有强还原性.不同扫描速度下的CV曲线表明,两个还原峰电位Ep均随扫描速度v的增加而呈现负移的趋势,符合不可逆电极反应的特征.对Ip和v1/2之间的关系进行了线性拟合,发现Ip与v1/2之间均为线性关系,故可认为该体系中Cu(Ⅱ)的两步还原反应均是受扩散控制的,进一步计算出扩散系数DCu(Ⅱ)、DCu(Ⅰ)分别为7.27×10–9、5.70×10–9 cm2/s.在–0.60～–0.68 V下测定CA曲线,通过拟合CA曲线和理论曲线对比发现,Cu(Ⅱ)在ChCl-OxA体系中的电结晶过程符合Scharifker-Hill三维瞬时形核模型.SEM结果表明,不同沉积时间下的铜晶粒具有不同形态,如球形、短棒状等,可获得均匀、致密的铜镀层.XRD结果表明,镀层由面心立方结构(FCC)的单质铜组成,最优结晶面为(111).结论 Cu(Ⅱ)在ChCl-OxA低共熔溶剂中的电沉积过程为受扩散控制的不可逆电极过程,且形核机制为三维瞬时形核.在该体系中可得到均匀、细致的铜镀层,且铜镀层平均晶粒尺寸为45.34 nm.     

铜单晶循环变形饱和阶段疲劳裂纹萌生及表面区域内应力分布的模拟

利用扫描电镜电子通道衬度(SEM—ECC)技术观察了循环变形饱和阶段Cu单晶样品中近表面区域的位错微结构．在样品边缘一些条带状或斑点状呈黑色的位错组织区,利用离散位错动力学方法模拟了该区的位错微观结构,并计算了与此位错微结构相对应的内应力分布,模拟和计算结果表明,黑色区是内应力出现最大值区,即应力集中区,它与驻留滑移带(PSB)中的不均匀变形有关,是疲劳裂纹萌生最可能的位置．模拟和计算结果很好地解释了这一现象．     

铜钴镍离子对镁合金微弧氧化膜的影响

目的提高镁合金微弧氧化膜的耐蚀性。方法在Na_2SiO_3-NaOH-Na_2B_4O_7组成的电解液体系中,分别加入铜离子、钴离子和镍离子对AZ91D镁合金进行微弧氧化,研究离子种类和组成对膜层性能的影响。采用点滴实验测试膜层的耐蚀性,采用电化学工作站测试膜层的电化学性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)对微弧氧化膜层的表面形貌和元素组成进行分析。结果电解溶液中加入钴离子、铜离子、镍离子后,镁合金微弧氧化膜的耐腐蚀性能均有提高。其中铜离子的影响最大,加入1.5 g/L的铜离子后,镁合金微弧氧化膜的点滴时间提高了77.3 s,膜层耐腐蚀性能显著提高。电化学测试结果得出,不加金属离子的氧化膜的腐蚀电流密度为1.092×10~(-5) A/cm~2,腐蚀电位为-1.487 V;加入钴、铜、镍离子浓度分别为2、1.5、3 mol/L时,腐蚀电流密度分别为3.912×10~(-6)、6.027×10~(-6)、2.167×10~(-6) A/cm~2,腐蚀电位分别为-1.412、-0.832、-1.047 V;加入金属离子制得的微弧氧化膜的腐蚀电流密度均降低了1个数量级,腐蚀电位不同程度地正移,其中加入铜离子后腐蚀电位提高了0.655 V。加入金属离子后,陶瓷膜表面空隙和孔洞数量不同程度地变浅和减少,增加了膜层的致密性和均匀性。结论电解液中添加一定量的铜、钴、镍离子均能够提高AZ91D镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性,其中铜离子的效果最明显。     

铜离子和钙离子对羧甲基纤维素在绿泥石表面吸附的影响

通过浮选实验、吸附量测试、ζ电位测试和共沉淀实验,研究铜离子和钙离子对羧甲基纤维素(CMC)抑制绿泥石浮选的影响.结果表明,CMC分子和绿泥石表面存在的静电排斥作用阻碍CMC在绿泥石表面的吸附,铜离子和钙离子的存在增加CMC在绿泥石表面的吸附量.两种离子增加CMC吸附量的作用机理存在不同.在pH 9的条件下,钙离子不能吸附在绿泥石表面,但能与荷负电的CMC分子反应,减弱CMC与绿泥石表面的静电排斥作用,从而增加CMC的吸附量;铜离子能吸附在绿泥石表面为CMC的吸附提供质点,吸附在绿泥石表面和CMC分子上的铜离子降低二者的电位,减弱静电排斥作用,从而增加CMC在绿泥石表面的吸附量.     

电化学抛光铜的实验研究

目的提高铜的表面质量,并将铜的去除量控制在适用范围,研究铜电化学抛光的溶液配比和最佳工艺参数。方法使用自行搭建的电化学抛光系统对工件进行电化学抛光,并使用3D表面轮廓仪和精密电子天平测量工件加工前后的表面粗糙度和质量。采用单因素和正交实验结合的方法设计了实验方案,研究了磷酸浓度、电解液温度、电压、占空比、频率和加工时间对铜表面粗糙度的影响,以及添加剂对实验结果的影响。结果得到磷酸浓度和温度对表面粗糙度的影响曲线。通过极差分析得到了电压、占空比、频率和加工时间对表面粗糙度的影响趋势以及最优参数。在溶液中加入抗坏血酸后,材料去除率可以降低到1000 nm/min以下,但表面粗糙度最高达到75 nm。同时加入抗坏血酸和乙烯硫脲后,材料去除率为400 nm/min,表面粗糙度最低达到17 nm。结论电化学抛光铜的最优参数为:电压10 V,占空比23%,频率23 k Hz,加工时间11~14 min,溶液配比为55%磷酸+0.3%抗坏血酸+0.2%乙烯硫脲。抗坏血酸可以有效地控制材料去除率,抗坏血酸与乙烯硫脲同时作用又可以降低铜的表面粗糙度。     

Corrosion and biocompatibility of PPy/PEG coating electrodeposited on Ti6Al7Nb alloy

This work aims to improve the corrosion rate of Ti6Al7Nb alloy and to increase its biocompatibility at the same time, obtaining polymer composite films based on polypyrrole/polyethylene glycol (PPy/PEG). The elaboration method was electrodeposition. FT‐IR analysis was performed in order to emphasize the formation of the PPy‐PEG composite film by incorporating PEG into the polymer structure. The paper is focussed on PEG (400 molecular weight) effect on the corrosion in bioliquids (as tested electrochemical bioliquid was chosen Hank's balanced salt solution) and on the biocompatibility properties. The PPy film significantly improves the biocompatibility of the Ti6Al7Nb alloy. The PEG presence in the polymerization solution leads to more stable composite polymer films on the titanium alloy surface with a better corrosion resistance and a more hydrophilic behaviour comparing with the PPy film. The increase of cell viability and proliferation potential as compared to the PPy film is not important.     

铜表面聚合物刷的制备及其电化学性能

采用N-[亚苄基-1,2-乙二氨基乙基]-2-溴异丁酰胺为引发剂,联吡啶为配体,溴化亚铜为催化剂,实现了铜表面引发甲基丙烯酸甲酯原子转移自由基聚合,在铜表面形成一层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物刷,在0.5mol/L NaCl介质中,采用极化曲线和电化学阻抗法,考察了聚合物刷的电化学性能.结果表明,铜表面接枝的PM...     

铜在磷酸溶液中的电化学抛光研究

通过阳极极化和电化学阻抗谱测试,研究了铜在磷酸溶液中进行电化学抛光的电化学行为。研究发现:随着磷酸浓度的增加,铜在0.2,0.4,0.6,0.8 V四个电位下电化学抛光后的粗糙度都呈现先减小、后增大的趋势,在磷酸质量分数为55%时达最低值;EIS图谱拟合的Rs值的变化反映了磷酸盐粘膜层电阻和铜表面氧化膜电阻的变化,此外,随着磷酸浓度的增加,EIS中第一个容抗半圆的弛豫时间延长,铜的溶解反应速度加快。     

MPS和氯离子在电镀铜盲孔填充工艺中的作用机理

目的揭示MPS(3-巯基-1-丙烷磺酸钠)和氯离子在电镀铜盲孔填充中的作用,并获得相应的机理模型。方法在既定的电镀铜基础液中添加MPS和氯离子,研究其对TP值(盲孔率)的影响,并用金相显微镜观察。通过测定阴极极化曲线和计时电流曲线,分析其对反应过程中氧化还原性质的影响。结果在MPS单一体系中,MPS会与Cu~+形成-S--Cu~+络合物和-SO_3~--Cu~+络合物,且MPS质量浓度在6 mg/L时抑制作用达到最好,MPS加入到基础液后会使阴极电流密度正移、平衡电位负移,表明MPS此时起到了抑制铜离子沉积的作用。在MPS-氯离子复合体系中,MPS能够形成MPS-Cu~+-Cl-络合物,当MPS质量浓度为6mg/L、氯离子质量浓度为60 mg/L时,加速作用达到最大,由于氯离子的存在,MPS加入到基础液后会使阴极电流密度负移、平衡电位正移,表明MPS此时起到了加速铜离子沉积的作用。结论 MPS在没有氯离子时会形成-S--Cu~+和-SO_3~--Cu~+络合物而起到抑制作用,在有氯离子时会形成MPS-Cu~+-Cl-络合物而起到加速作用。同时提出了这些络合物都会以"单分子层"形式吸附于盲孔底部的理论模型,这能很好地解释实验过程。     

碳纤维表面电镀铜

研究了碳纤维表面进行镀铜处理的镀液组分及工艺条件。电镀前先在马弗炉中600～800℃下对碳纤维进行氧化处理。镀液采用水浴加热,温度控制在35～40℃,电流密度为0.5～2.5A·dm-2,最佳pH值为9.0±0.5。采用本实验工艺在碳纤维表面镀铜,效率高,镀层均匀,厚度为1.5～2.0μm,基本上消除了“黑心”现象。     

晶内铁素体在夹杂物上形核机制的讨论

从夹杂物与金属之间的界面能和热膨胀系数不同导致的应变能,夹杂物周围基体局域溶质贫乏等角度对晶内铁素体在夹杂物上形核机制进行讨论．并试图分析解释不同夹杂物对铁素体形核作用的差别。     

脉冲电沉积法制备双贵金属催化剂及其电化学性能研究

目的 制备对偏二甲肼具有良好电催化活性响应的复合催化剂。方法 运用脉冲电沉积法在玻碳电极上制备了AuPd、AuPt、PdPt催化剂,研究了占空比、上下限电位、脉冲频率、沉积时间等条件的影响,采用扫描电镜、X射线衍射仪表征了其表面形貌和晶体结构,采用电化学循环伏安法研究了催化剂氧还原反应(ORR)活性和对偏二甲肼(UDMH)电催化氧化活性。结果 3种催化剂的双金属均已合金化,AuPd催化剂为纳米晶枝状结构,AuPt催化剂为纳米球状结构。当占空比为1∶10,上下限电位分别为0.7、0.3 V,沉积频率为10 Hz,沉积时间为20 min时,AuPd催化剂的ORR活性达到最佳;当占空比为1∶30,上下限电位分别为1.1、‒0.1 V,沉积频率为0.05 Hz时,PdPt催化剂的ORR活性达到最佳;当占空比为1∶10,上下限电位分别为1.3、‒0.2 V,沉积频率为0.5 Hz,沉积时间为10 min时,AuPt催化剂的ORR活性达到最佳。AuPd、AuPt催化剂对UDMH具有明显的电催化响应,AuPd的氧化峰积分高达0.23 mAV/cm²,AuPt高达0.25 mAV/cm²。结论 脉冲电沉积法制备的Au基AuPd、AuPt复合催化剂相较于PdPt催化剂和商业Pt/C催化剂对UDMH有更高的电催化活性。     

ChCl-EG低共熔溶剂体系中镍沉积的电化学行为研究

目的 研究镍在低共熔溶剂体系中的电沉积、电化学行为及形核方式。方法 使用循环伏安法和计时电流法,研究在氯化胆碱-乙二醇（ChCl-EG）低共熔溶剂体系中镍沉积的电化学行为及其形核理论。 采用SEM测试手段对镍电沉积层的微观形貌进行观察和分析,同时采用EDS分析镍镀层的元素组成。 结果 ChCl-EG低共熔溶剂的电化学窗口为2.63 V,镍在ChCl-EG低共熔溶剂体系中的氧化、还原电位分别为0.79 V和-0.34 V。不同扫描速度的循环伏安曲线表明,在扫速为10~50 mV/s时,Ep与v无关,呈现出可逆反应的特性;而当扫速增加到50~90 mV/s时,Ep随v的增加而呈现负移的趋势,符合不可逆反应的特性。可以判断镍（Ⅱ）在ChCl-EG低共熔溶剂中属于准可逆反应。在“电流滞环”-1.00 ~ -1.08 V下测定计时电流曲线,通过拟合计时电流曲线与理论模型对比发现,镍（Ⅱ）在ChCl-EG体系中的电结晶过程符合Scharifker-Hill三维形核模型。镍电沉积层在铜基体上分布均匀,镀层中只含有镍元素。结论 镍（Ⅱ）在氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂中的电沉积过程是准可逆反应且形核机制为三维瞬时成核,通过ChCl-EG低共熔溶剂体系可以得到纯度高并且分布均匀的镍镀层,且镍镀层的颗粒尺寸为22.1 nm。     

铜表面聚苯酚耐蚀膜的电化学制备及表征

在含苯酚的碳酸钠溶液中,采用循环伏安法在金属铜表面上电沉积棕色、均匀、绝缘的苯酚聚合物膜,分别运用电化学阻抗谱法和Tafel曲线法对聚合物膜的耐蚀性能进行了表征.考察了多种因素对沉积膜的耐蚀性能的影响,结果表明,较低的苯酚浓度、较慢的电位扫描速度和增加扫描圈数都明显有利于提高膜的耐蚀性能.     

Electrochemical impedance spectroscopy study of surface films formed on copper in aqueous environments

The electrochemical behavior of pure copper has been studied in aqueous environments using linear polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques as a function of immersion time. The effect of pollutants (like chloride, sulfide and ammonium ions) on the nature of films formed on the copper surface has been studied. All the surfaces revealed the presence of a porous oxide layer. The corrosion resistance decreased with increasing amount of chloride ions. The addition of Na₂S in the environments in the absence of any chloride species was beneficial for corrosion resistance. EIS data suggested that the capacitance of the films formed in chloride environments was higher. The surfaces obtained in presence of chloride ions were relatively rough and deeply attacked. The total impedance decreased after 432 h of immersion in solutions possessing chloride ions. The damaging role of chloride ions and the relatively less severe effect of sulfide ions were noted.     

振动激冷表面晶体形核特性及形核条件研究

选用透明合金NH、CI-70％wtH2O溶液，考察了振动条件下2种不同粗糙度等级的激冷表面晶体形核特性。发现通常情况下表面粗糙程度对表面形核没有显著影响；表面彤核具有明显的局域性，易于形核的位置具有良好的重复性。采用原子力显微镜观察了表面微观形貌，结果发现形核点区域与不形核点区域之间微观形貌存在明显差异，彤核点微区均存在大小约为50～100nm的凹坑，其尺度与临界形核半径相近。     

甲啶铂在玻碳电极上的电化学行为及其与DNA相互作用研究

采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV),研究了甲啶铂在多壁碳纳米管-离子液体修饰玻碳电极(MWNTs-[ODMIM]PF6/GCE)上的电化学行为,建立了甲啶铂的测定方法;以紫外-可见光谱法和电化学方法相结合,研究了甲啶铂与DNA的嵌插结合作用。结果表明:甲啶铂在MWNTs-[ODMIM]PF6/GCE上有一对氧化还原峰,氧化峰电位Epa与还原峰电位Epc分别为-0.07 V、-0.36 V,峰电位之差为ΔE=0.29 V,Ipa/Ipc=1.11。在优化条件下,甲啶铂的氧化峰电流与其浓度在2.66~532μmol/L范围内成良好的线性关系(r=0.9994),检出限为1.33μmol/L。方法操作简便,准确可靠、灵敏度高,可用于甲啶铂含量的直接测定。     

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠对电沉积铜薄膜性能的影响

目的 研究脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)在乙二胺无氰镀铜中的应用效果,分析对比AES对铜离子沉积、生长及镀层性能的影响.方法 利用电化学工作站,分析阴极电沉积过程,结合多功能腐蚀测量仪,得到渗氢曲线和Nyquist曲线,比较不同条件下镀层的致密性及耐蚀性,通过SEM、金相显微镜,观察镀层表面与截面的微观形貌,采用XRD分析镀层晶粒取向、尺寸及镀层内应力.结果 乙二胺镀铜电沉积过程为三维瞬时成核过程,受扩散步骤控制,镀层晶体择优取向为(111)面.在不含AES时,获取的镀层表面粗糙,晶粒杂乱,呈棱刺或颗粒状,内应力较大;在镀液中引入AES后,扩散系数增大,微分电容增大,阴极极化增强,成核电位负移,获取的镀层表面变得光滑、细致,镀层(220)晶面占比由28.95％减少到20.61％,粗糙度由2.784μm下降为1.814μm.渗氢曲线与EIS测试表明,镀液引入AES后,获取的镀层对氢渗透的阻挡能力增强,致密性改善,镀层耐蚀性明显提高.结论 AES表面活性剂在乙二胺镀铜体系中,对改善镀层微观结构、减少毛刺、提高镀层的致密性和耐蚀性具有显著效果,可有效提高乙二胺镀铜层的综合性能.     

在DMF中用氯化铜氧化浸出钯的研究

在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂的无水体系中,用氯化铜(CuCl2)氧化浸出钯;以单因素试验及响应面优化法进行了浸出条件优化研究。结果表明,钯在浸出液中以Pd(II)形态存在;钯的浸出率随CuCl2浓度升高而增加,随温度升高而增加,随浸出时间增加而增加,随固液比增大而增加。在CuCl2浓度为1.25 mol/L,固液比为1:700 g/mL,80℃浸出90 min的优化条件下,钯的浸出率可以达到98.5%。浸出液中加入丁二酮肟溶液后,96.3%的钯和5%的铜能够沉淀下来,方法可为电子废料中钯的回收提供参考。