銅電極上鉛電沉積行為的研究.pdf

1、金屬鉛具有較高的化學(xué)惰性和耐腐蝕性能，在鉛酸蓄電池、半導(dǎo)體材料和電致變色材料的制備等方面具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。因此，鉛的電沉積行為一直是人們感興趣的課題。另外，鉛及其化合物可在人體內(nèi)積累，對(duì)人體有較大毒性，并且危害環(huán)境安全，因此鉛的電化學(xué)回收和檢測(cè)也研究的較多。
　　鉛的過電位沉積成核機(jī)理和鉛的欠電位沉積雖然也有較多報(bào)道，但應(yīng)用原位橢圓偏振光譜技術(shù)研究鉛電沉積的報(bào)道極少。本論文通過循環(huán)伏安技術(shù)、計(jì)時(shí)電流技術(shù)、掃描電子顯微技術(shù)、X射線

2、能譜技術(shù)、原位橢圓偏振光譜技術(shù)以及量子化學(xué)計(jì)算等方法，研究了100mmol/LKNO3溶液中鉛在銅電極表面的電沉積行為，結(jié)果顯示，鉛能夠在銅電極表面發(fā)生欠電位沉積和過電位沉積，沉積過程受掃描速率、鉛離子濃度、陰離子種類、極化電位和沉積時(shí)間等的影響。并探討了這些因素的影響機(jī)理，取得的主要成果如下：
　　鉛在銅電極表面的欠電位沉積過程為一不可逆的、擴(kuò)散控制的二維成核過程。用原位橢圓偏振—循環(huán)伏安法研究陰極極化過程中鉛欠電位沉積的特征，

3、有效介質(zhì)模型擬合結(jié)果表明，掃描速率為2mV/s時(shí)，鉛在銅電極表面的覆蓋度在陰極掃描過程中不斷增加，但是陰極電位掃描過程得到的鉛沉積層很薄，還不能達(dá)到銅基體可以被光學(xué)忽略的程度。
　　增加溶液中鉛離子濃度，鉛在銅電極表面的欠電位沉積峰電位向陽極方向移動(dòng)，這是因?yàn)殂U離子濃度的增加導(dǎo)致整個(gè)平衡電極電位變正，所以欠電位沉積的電位也會(huì)隨之正移，欠電位沉積更為容易。
　　氯離子能夠促進(jìn)鉛欠電位沉積的動(dòng)力學(xué)過程，原因是氯離子能在銅電極表面

4、發(fā)生特性吸附，使得ψ1電位變負(fù)，從而有助于帶正電的鉛離子在電極表面的還原。而乙酸根離子促進(jìn)了鉛在Cu(100)晶面的欠電位沉積，卻抑制了鉛在Cu(111)晶面的欠電位沉積，原因是乙酸根離子優(yōu)先選擇吸附在Cu(100)晶面，而促進(jìn)帶異號(hào)電荷的鉛離子在Cu(100)晶面發(fā)生還原反應(yīng)。
　　鉛在銅電極表面上的過電位沉積過程為三維成長(zhǎng)結(jié)晶方式。在沒有氯離子或乙酸根離子等陰離子添加劑存在時(shí)，鉛在銅電極表面的過電位沉積為連續(xù)成核。氯離子和乙酸