钨钴共沉积的电化学行为研究.doc

钨钴共沉积的电化学行为研究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。298K,0.05mol·L-1CoSO4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0.032×10-7cm2·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2.2×10-7cm2·s-1、1.974×10-7cm2·s-1和3.07×10-7cm2·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5.5×10-6cm2·s-1。298K,0.05mol·L-1Na2WO4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/(αnF),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。298K,0.05mol·L-1CoSO4和0.05mol·L-1Na2WO4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-0.95V、-0.90V、-0.95V。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。