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化学镀铜:阳极部分反应

放大字体  缩小字体发布日期:2013-04-08  浏览次数:811
核心提示:大多数化学镀铜液是用甲醛作还原剂,碱性溶液中铜电极上甲醛的电化学氧化总反应按反应式(17—3)进行。

1总反应

大多数化学镀铜液是用甲醛作还原剂,碱性溶液中铜电极上甲醛的电化学氧化总反应按反应式(17—3)进行。

2机理

按反应式(17—3)进行的总阳极部分反应至少分为两个单元步骤:

(1)形成电活性物质;

(2)从电活性物质到催化表面的电荷迁移。电活性物质的形成分三步进行:

①H2C0的水解

H2C0的水解

②亚甲基二醇的离解

亚甲基二醇的离解

③中间产物H2C(OH)0-的离解吸附,包括C—H键的断裂


这里的注脚ads表示吸附的物质,[HC(OH)0-]ads是电活性物质。电荷迁移,电活性物质的电化学氧化(脱附)按下面等式进行


这里HC00-(甲酸)是氧化产物。

吸附的氢(Hads)在化学反应中脱附

吸附的氢(Hads)在化学反应中脱附

或在电化学反应中脱附

电化学反应中脱附

在化学镀铜中,当还原剂为甲醛、基体为铜时,Hads按化学反应[等式(17—8)]脱附;如果基体为钯或铂,Hads按电化学反应[等式(17—9)]脱附。

3Cannizzaro反应

化学镀铜中的一个重要副反应是甲醛的歧化反应(Cannizzar0反应)

Cannizzaro反应

该反应中,2mol的甲醛中1mol氧化成甲酸,1mol还原成甲醇,随着溶液pH值和温度的升高,反应速度加快[13]。

4动力学

决定阳极部分反应的主要因素是pH值和添加剂。由于0H-在反应式(17—7)中是反应物,因此直接影响反应速度,并且其影响很大[14,15]。

甲醛的还原电位(静电位)依据Nernst等式随pH值线性变化

甲醛的还原电位(静电位)依据Nernst等式随pH值线性变化

这里的,是标准电极电位E0和浓度在Nernst等式中的综合表现形式,铜简单电极(不存在铜离子)在甲醛溶液中的静电位与pH值的关系,如图17—2所示,其平均斜率为-0.096V/dec。Duffy等人[14]详细讨论了pH值对阳极部分反应的影响。


图17—2在0.13mol/LHCH0和1.0mol/LKC1中铜电极的静电位与pH值的关系曲线l:不含配位体;曲线2:加入0.05mol/LEDTP

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