Estudo da eletrodeposição de cobre-indio sobre platina em meio de cloreto de colina e de etilenoglicol

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Assis, David Alves de
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
Texto Completo: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/63392
Resumo: The electrodeposition of CuIn alloys on platinum was investigated using 2 individual solutions, a 0.050 mol L−1 of CuCl2.2H2O (Sol. 1) and a 0.050 mol L−1 of InCl3 (Sol. 2), 5 more solutions containing the two salts, varying their concentrations in 0.050 mol L−1 of CuCl2.2H2O + 0.050 mol L−1 of InCl3 (Sol. 3), 0.075 mol L−1 of CuCl2.2H2O + 0.050 mol L−1 of InCl3 (Sol. 4), 0.100 mol L−1 of CuCl2.2H2O + 0.050 mol L−1 of InCl3 (Sol. 5), 0.050 mol L−1 of CuCl2.2H2O + 0.075 mol L−1 of InCl3 (Sol. 6) and 0.050 mol L−1 of CuCl2.2H2O + 0.100 mol L−1 of InCl3 (Sol. 7), dissolved in eutectic solvent (DES) in a 1: 2 molar ratio of choline chloride (ChCl) and ethylene glycol (EG). The experiments with cyclic voltammetry showed three peak reduction potentials (Epc), the first two referring to Cu2+/Cu+ (Epc ≅ 0.95 V) and Cu+/Cu(s) (Epc ≅ −0.45 V) and the third to In3+/In(s), the latter, ranging from Epc ≅ −0.95 V at 296.5 K to Epc ≅ −0.75 V at 353 K, obtaining an approximate variation of 0.200 mV, moving to values of potential less negatives. The values of the diffusion coefficients of the Cu2+ and In3+ ions were calculated by the Cottrell model using Sol. 1 and Sol. 2, respectively, obtaining the values of 1.19 ± 0.05 × 107 /cm2 s−1 at 296.5 K and 10,03 ± 0,33 × 107 /cm2 s−1 at 353 K, for the Cu2+ ion and 0.77 ± 0.01 × 107 /cm2 s−1 at 296.5 K and 7.66 ± 0.07 × 107 /cm2 s−1 at 353 K, for the In3+ ion. For the other solutions, the values of the apparent diffusion coefficients were estimated. The values of the diffusion coefficients and the dynamic viscosities of Sol. 1 and Sol. 2 were adjusted by an equation similar to Arrhenius, where, the apparent activation energies calculated were 32.52 kJ mol−1 for the species of Cu2+ (Sol. 1) and 35.10 kJ mol−1 for the species of In3+ (Sol. 2). Scanning electron microscopy (SEM) analyzes for CuIn deposits from Sol. 3 showed a uniform distribution of deposits, however with the increase in temperature it is possible to observe the formation of clusters with an increase in grain size and the appearance of a new layer with greater porosity. The deposits made from the solutions with higher Cu2+ ions contents presented a compact and circular morphology while the deposits made from the solutions with higher contents of In3+ ions presented a morphology of plate clusters. The X-ray diffraction analysis (XRD) showed three distinct crystalline phases: a first phase referring to the platinum substrate, a second phase referring to the CuIn alloy and a last phase referring to the Cu2In alloy. It is also possible to notice an increase in the intensity of the peaks related to the CuIn phases with temperature.
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spelling Estudo da eletrodeposição de cobre-indio sobre platina em meio de cloreto de colina e de etilenoglicolStudy of copper-indium electrodeposition on platinum in choline chloride and ethylene glycol mediumEletrodeposiçãoCuInDESCloreto de colinaEtilenoglicolPlatinaThe electrodeposition of CuIn alloys on platinum was investigated using 2 individual solutions, a 0.050 mol L−1 of CuCl2.2H2O (Sol. 1) and a 0.050 mol L−1 of InCl3 (Sol. 2), 5 more solutions containing the two salts, varying their concentrations in 0.050 mol L−1 of CuCl2.2H2O + 0.050 mol L−1 of InCl3 (Sol. 3), 0.075 mol L−1 of CuCl2.2H2O + 0.050 mol L−1 of InCl3 (Sol. 4), 0.100 mol L−1 of CuCl2.2H2O + 0.050 mol L−1 of InCl3 (Sol. 5), 0.050 mol L−1 of CuCl2.2H2O + 0.075 mol L−1 of InCl3 (Sol. 6) and 0.050 mol L−1 of CuCl2.2H2O + 0.100 mol L−1 of InCl3 (Sol. 7), dissolved in eutectic solvent (DES) in a 1: 2 molar ratio of choline chloride (ChCl) and ethylene glycol (EG). The experiments with cyclic voltammetry showed three peak reduction potentials (Epc), the first two referring to Cu2+/Cu+ (Epc ≅ 0.95 V) and Cu+/Cu(s) (Epc ≅ −0.45 V) and the third to In3+/In(s), the latter, ranging from Epc ≅ −0.95 V at 296.5 K to Epc ≅ −0.75 V at 353 K, obtaining an approximate variation of 0.200 mV, moving to values of potential less negatives. The values of the diffusion coefficients of the Cu2+ and In3+ ions were calculated by the Cottrell model using Sol. 1 and Sol. 2, respectively, obtaining the values of 1.19 ± 0.05 × 107 /cm2 s−1 at 296.5 K and 10,03 ± 0,33 × 107 /cm2 s−1 at 353 K, for the Cu2+ ion and 0.77 ± 0.01 × 107 /cm2 s−1 at 296.5 K and 7.66 ± 0.07 × 107 /cm2 s−1 at 353 K, for the In3+ ion. For the other solutions, the values of the apparent diffusion coefficients were estimated. The values of the diffusion coefficients and the dynamic viscosities of Sol. 1 and Sol. 2 were adjusted by an equation similar to Arrhenius, where, the apparent activation energies calculated were 32.52 kJ mol−1 for the species of Cu2+ (Sol. 1) and 35.10 kJ mol−1 for the species of In3+ (Sol. 2). Scanning electron microscopy (SEM) analyzes for CuIn deposits from Sol. 3 showed a uniform distribution of deposits, however with the increase in temperature it is possible to observe the formation of clusters with an increase in grain size and the appearance of a new layer with greater porosity. The deposits made from the solutions with higher Cu2+ ions contents presented a compact and circular morphology while the deposits made from the solutions with higher contents of In3+ ions presented a morphology of plate clusters. The X-ray diffraction analysis (XRD) showed three distinct crystalline phases: a first phase referring to the platinum substrate, a second phase referring to the CuIn alloy and a last phase referring to the Cu2In alloy. It is also possible to notice an increase in the intensity of the peaks related to the CuIn phases with temperature.CAPESA eletrodeposição de ligas de CuIn sobre platina, foram investigadas utilizando-se 2 soluções individuais, uma de 0,050 mol L−1 de CuCl2.2H2O (Sol. 1) e outra de 0,050 mol L−1 de InCl3 (Sol. 2), mais 5 soluções contendo os 2 sais, variando suas concentrações em 0,050 mol L−1 de CuCl2.2H2O + 0,050 mol L−1 de InCl3 (Sol. 3), 0,075 mol L−1 de CuCl2.2H2O + 0,050 mol L−1 de InCl3 (Sol. 4), 0,100 mol L−1 de CuCl2.2H2O + 0,050 mol L−1 de InCl3 (Sol. 5), 0,050 mol L−1 de CuCl2.2H2O + 0,075 mol L−1 de InCl3 (Sol. 6) e 0,050 mol L−1 de CuCl2.2H2O + 0,100 mol L−1 de InCl3 (Sol. 7), dissolvidos em solvente eutético (DES) na razão molar de 1:2 de cloreto de colina (ChCl) e etilenoglicol (EG). Os experimentos com voltametria cíclica apresentaram três potenciais de pico catódico (Epc), os dois primeiros referentes ao Cu2+/Cu+ (Epc ≅ 0,95 V) e Cu+/Cu(s) (Epc ≅ −0,45 V) e o terceiro ao In3+/In(s), tendo este último, variado de Epc ≅ −0,95 V a 296,5 K até Epc ≅ −0,75 V a 353 K, obtendo-se uma variação aproximada de 0,200 mV, deslocando-se para valores de potencial menos negativos. Os valores dos coeficientes de difusão dos íons de Cu2+ e In3+ foram calculados pelo modelo de Cottrell por meio da Sol. 1 e Sol. 2, respectivamente, obtendo-se os valores de 1,19 ± 0,05 × 107 /cm2 s−1 a 296,5 K e 10,03 ± 0,33 × 107 /cm2 s−1 a 353 K, para o íon Cu2+ e 0,77 ± 0,01 × 107 /cm2 s−1 a 296,5 K e 7,66 ± 0,07 × 107 /cm2 s−1 a 353 K, para o íon In3+. Para as demais soluções, estimou-se os valores dos coeficientes de difusão aparente. Os valores dos coeficientes de difusão e as viscosidades dinâmica das Sol. 1 e Sol. 2 foram ajustados por uma equação semelhante a Arrhenius, onde, as energias de ativação aparentes calculadas foram de 32.52 kJ mol−1 para as espécies de Cu2+ (Sol. 1) e 35,10 kJ mol−1 para as espécies de In3+ (Sol. 2). As análises por microscopia eletrônica por varredura (MEV) demostraram uma distribuição uniforme dos depósitos, porém com o aumento da temperatura é possível observar a formação de clusters com um aumento no tamanho dos grãos e o aparecimento de uma nova camada com maior porosidade. Os depósitos realizados a partir das soluções com maiores teores de íons Cu2+ apresentaram uma morfologia compacta e circular enquanto os depósitos realizados a partir das soluções com maiores teores de íons In3+ apresentaram uma morfologia de aglomerados de placas. A análise de difração de raios-X (DRX) apresentou três fases cristalinas distintas: uma primeira fase referente ao substrato de platina, uma segunda fase referente a liga de CuIn e uma última fase referente a liga de Cu2In. Pode-se perceber também um aumento de intensidade dos picos referentes às fases de CuIn com a temperatura.Correia, Adriana NunesAssis, David Alves de2022-01-07T19:17:39Z2022-01-07T19:17:39Z2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfASSIS, David Alves de. Estudo da eletrodeposição de cobre-indio sobre platina em meio de cloreto de colina e de etilenoglicol. 2020. 72 f. 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