二甲基亞砜中稀土[Tm(Ⅲ)]及鐵族[Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)]金屬離子的電化學(xué)行為及電沉積.pdf

1、稀土合金作為功能材料具有優(yōu)異的磁、光、電、超導(dǎo)等性質(zhì),有著巨大的應(yīng)用前景,受到眾多科學(xué)者的關(guān)注,尤其是稀土與鐵族元素形成的合金材料目前研究較多。稀土合金薄膜的制備主要有氣相沉積和電沉積法。其中氣相沉積法如真空蒸鍍、陰極濺射等,存在設(shè)備復(fù)雜、制備條件要求高,及環(huán)保與安全問題,相比之下,電沉積方法成本低、工藝簡(jiǎn)單,且所制取的合金膜形態(tài)、物理性能良好,是制備稀土合金的理想方法之一。
　　 本文研究了稀土(Tm3+)、鐵族(Co2+、N

2、i2+)金屬離子在不同電極(Au、C、Pt、Cu)上,于DMSO-LiClO4體系中的電化學(xué)行為；并進(jìn)行稀土銩鈷、銩鎳合金的電沉積制備。首先,選擇合適的電沉積體系是制備稀土合金膜材料的關(guān)鍵,根據(jù)稀土自身的性質(zhì),電沉積體系選擇非水體系,用電導(dǎo)率儀測(cè)量不同濃度的DMSO-LiClO4和DMSO-LiCl的電導(dǎo)率,通過(guò)比較選擇有機(jī)溶劑二甲基亞砜(DMSO)中加入支持電解質(zhì)LiClO4作為電沉積體系的基礎(chǔ)。用LK2005C型電化學(xué)工作站做出體系

3、的循環(huán)伏安曲線圖(CV),由圖可得出DMSO-LiClO4體系的電化學(xué)窗口,符合實(shí)驗(yàn)所需。在此基礎(chǔ)上展開下列研究工作:在DMSO-LiClO4體系中加入CoCl2或NiCl2配成CoCl2-LiClO4-DMSO體系或NiCl2-LiClO4-DMSO體系,用LK2005C型電化學(xué)工作站作出體系的循環(huán)伏安曲線、計(jì)時(shí)電流曲線、計(jì)時(shí)電位曲線、計(jì)時(shí)電量曲線,根據(jù)圖得出相應(yīng)的數(shù)據(jù),求出Tm3+、Co2+、Ni2+的傳遞系數(shù)α、擴(kuò)散系數(shù)D0。通過(guò)

4、比較得知Co2+、Ni2+的傳遞系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)值較大,而Tm3+的數(shù)值較小,分析稀土(Tm3+)及鐵族(Co2+、Ni2+)金屬離子電沉積的可逆性及電沉積的難易程度等。然后,在DMSO中進(jìn)行稀土銩鈷、銩鎳合金的電沉積制備,在體系中添加檸檬酸后,沉積得到的合金具有金屬光澤,附著力強(qiáng)。在不同電位下電沉積制備銩鈷、銩鎳合金,通過(guò)掃描電鏡和X射線能譜儀研究合金的組成及形貌。結(jié)果表明:隨著沉積電位的負(fù)移,合金中銩的含量先增大后減??；當(dāng)沉積電位負(fù)移