钨钴共沉积的电化学行为研究

发布时间：2020-07-13 13:47

【摘要】：钨钴合金优异的性能使其应用领域越来越广泛,简单工艺、投资成本低成为制备钨钴合金的研究热门。目前,钨钴合金的制备方法主要有高温熔炼法、粉末冶金法和电解法,而共沉积法能使生产流程大大缩短,生产成本降低。共沉积制备钨钴合金的控制参数尚无可靠数据,本文研究钨钴共沉积的电化学机理。298 K,0.05 mol·L-1 Co SO4水溶液体系中,对钴离子在银、金和铂电极上的电化学还原过程进行研究。分析循环伏安曲线,研究得出钴离子在银、金和铂电极上的电化学还原是一步不可逆的电极过程。利用峰电位与扫描速度的对数Ep-lnv的关系图,计算得出钴离子在银、金和铂电极上的电荷传递系数分别为为0.254、0.808和0.28。利用峰电流与扫描速度平方根Ip-v1/2关系图,得出钴离子的阴极还原过程受扩散步骤控制,计算得到银、金和铂作阴电极时的扩散系数分别为0.016×10-7cm2·s-1、0.006×10-7cm2·s-1和0.032×10-7 cm2·s-1。分析塔菲尔曲线,验证钴离子在银、金和铂电极上的还原过程不可逆。分析计时电位曲线,利用电流强度与过渡时间I-τ-1/2的关系图,研究验证钴离子的阴极还原过程受扩散步骤控制,计算出用银、金和铂作阴电极时钴离子的扩散系数分别为2.2×10-7 cm2·s-1、1.974×10-7 cm2·s-1和3.07×10-7 cm2·s-1。分析计时电流曲线,再次验证钴离子的阴极还原过程受扩散步骤控制,金属钴在银、金和铂电极上的沉积成核机理是瞬间成核,银、金和铂作阴电极时钴离子的扩散系数分别为1.468×10-6cm2·s-1、1.4×10-6cm2·s-1和5.5×10-6 cm2·s-1。298 K,0.05 mol·L-1 Na2WO4水溶液体系中,对钨离子在银、金和铂电极上的电化学还原过程进行研究。分析循环伏安曲线、塔菲尔曲线和计时电位曲线,钨离子在银、金和铂电极上的还原过程不可逆。分析E-lg[(Ip I)/I]关系图,计算还原峰对应的转移电子数,银电极上第一个还原峰转移电子数为2,发生电化学反应WO42-+2e→WO32-+O,第二个还原峰转移电子数为1,发生电化学反应WO32-+e→WO2-+O;金电极上第一个还原峰转移电子数为2,发生电化学反应WO42-+2e→WO32-+O,第二个还原峰转移电子数为2,发生电化学反应WO32-+2e→WO22-+O;铂电极上转移电子数为1,发生电化学反应WO42-+e→WO3-+O。利用峰电位与半峰电位的关系式|Ep-Ep/2|=1.857RT/(αn F),分析计算离子状态发生变化时电荷传递系数,计算得到银电极上第一个还原峰电荷传递系数为0.257,第二个还原峰电荷传递系数为0.47;金电极上第一个还原峰电荷传递系数为0.096,第二个还原峰电荷传递系数为0.263;铂电极上电荷传递系数为0.483。分析计时电流曲线,得知钨离子的阴极电化学还原过程受扩散步骤控制。298 K,0.05 mol·L-1 Co SO4和0.05 mol·L-1 Na2WO4混合水溶液体系中,研究钴离子诱导钨离子共沉积在银、金和铂电极上的电化学还原过程。分析循环伏安曲线,研究得知钴离子诱导钨离子在银、金和铂电极上的共沉积过程不可逆,形成钨钴合金的沉积电位分别为-0.95 V、-0.90 V、-0.95 V。分析计时电位曲线,钨钴共沉积还原过程受扩散步骤控制。分析计时电流曲线,钴离子与钨离子发生共沉积形成Co-W合金,合金成核过程为瞬间成核。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF816;TF841.1
【图文】：

电化学测试,钨钴合金

图 2.1 电化学测试装置。试验前准备好电极和电解质并进行处理与电化学工作站连接上，利用循环伏安、塔方法，研究分析 Co2+和 W6+单独沉积时的电成钨钴合金过程的电化学机理。

试验流程,钨钴合金,电化学机理

图 2.1 电化学测试装置流程。试验前准备好电极和电解质并进行处理，电极与电化学工作站连接上，利用循环伏安、塔菲尔学方法，研究分析 Co2+和 W6+单独沉积时的电化学形成钨钴合金过程的电化学机理。

电化学测试,钨钴合金

【参考文献】