Моделирование процессов зарождения и роста тонкодисперсных фаз при осаждении металлов на индифферентных электродах

• Автор: Ларина, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 192 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Механизм электроосаждения металлов

1.1.1. Монослойное осаждение

1.1.2. Образование центров кристаллизации

1.1.3. Многослойное осаждение

1.1.4. Особенности электроосаждения металлов из комплексных электролитов

1.2. Электроосаждение сплавов

1.2.1. Кинетические закономерности совместного электроосаждения металлов

1.2.2. Влияние состава электролита и условий электролиза на состав сплава

1.3. Размерные эффекты в электрохимических системах
1.4. Возможности метода инверсионной вольтамперометрии
1.5. Закономерности электрохимического образования и поведения бинарных систем на твердых электродах
1.6. Моделирование процессов электроосаждения
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Приготовление растворов
2.2. Исследования начальных стадий электроосаждения металлов и сплавов
2.2.1. Метод инверсионной вольтамперометрии
2.2.2. Потенциостатические измерения
2.2.3. Гальваностатические исследования
2.2.4. Микрофотографические исследования
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ МЕТАЛЛОВ В ТОНКОДИСПЕРСНЫХ БИНАРНЫХ СИСТЕМАХ МЕТОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ
3.1. Системы и
3.2. Системы i и i
3.3. Системы и
3.4. Системы 2пЫ1 и ГЛ2п
3.5. Системы 2пСо и Со2п
Выводы
ГЛАВА 4. ИЗУЧЕНИЕ МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ ОСАДКОВ НА НАЧАЛЬНЫХ СТАДИЯХ ОСАЖДЕНИЯ
4.1. Морфология поверхности осадков и Си
4.2. Морфология поверхности осадков и В1
Выводы
ГЛАВА 5. ПОТЕИЦИОСТАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ
ТОНКОДИСПЕРСНЫХ ОСАДКОВ ПРИ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИИ МЕТАЛЛОВ
5.1. Обоснование к построению модели
5.2. Образование и рост тонкодисперсных осадков при электроосаждении металлов
5.3. Экспериментальные потенциостатические кривые осаждения металлов
5.4. Модельная обработка результатов эксперимента
5.5. Потенциостатические кривые совместного осаждения металлов 1 Выводы
ГЛАВА 6. ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА ОБРАЗОВАНИЯ И РОСТА ОСАДКОВ ПРИ ГАЛЬВАНОСТАТИЧЕСКОМ ОСАЖДЕНИИ МЕТАЛЛОВ
6.1. Кинетика образования и роста тонкодисперсного осадка
при постоянном токе
6.2. Диффузионный рост тонкодисперсного осадка при постоянном токе
6.3. Формирование тонкодисперсных осадков серебра на
СУ электроде
6.4. Формирование тонкодисперсных осадков висмута на
СУ электроде
6.5. Образование и рост тонкодисперсных осадков меди на
СУ электроде в гальваностатических условиях
6.6. Образование и рост дисперсных осадков цинка
в гальваностатических условиях
Выводы В
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Количественные расчеты показывают, что в случае серебра, например, значительного образования центров кристаллизации, следует ожидать при 0 мВ. Вероятность образования центров кристаллизации на ступенчатой поверхности гораздо меньшая, чем на атомноплоской, т. Анализ показывает, что на поверхности с высокой плотностью дислокаций ЛЮсм2 невозможно образование центров кристаллизации, если катодное перенапряжение не превышает 0мВ 4. Электролитический рост кристаллов. Электроосаждение металлов может протекать с образованием слоистых осадков, блоков, пирамид, складчатых осадков. Кроме этого, имеются спиралеобразные формы роста, дендриты и нитеобразные кристаллы. Одной из проблем электрохимического роста кристаллов является механизм образования видимых ступеней. На плоской плотноупакованной поверхности на некотором расстоянии друг от друга возникают и распространяются первые одноатомные ступени. Если они уходят далеко от мест их возникновения, то это может служить признаком концентрирования и укрупнения ступеней. Этот процесс объединения мелких, поначалу одноатомных ступеней в более крупные ступени иногда называют группированием. Слои делаются видимыми на некотором расстоянии от центральной части плоской грани кристалла по мере распространения их по поверхности в направлении к кромке грани они утолщаются и становятся видимыми, в то время как расстояние между ними медленно возрастает. Видимых ступеней в центральной части грани наблюдать не удастся. Это дает основание предположить, что в точках их образования ступени имеют значительно меньшую высоту, равную, возможно диаметру одного атома, и что по мере распространения по поверхности они концентрируются, образуя ступени больших размеров, которые, в конце концов, становятся видимыми. Тщательное изучение пирамидальных форм роста подтверждает концепцию группирования. Поверхности боковых граней близ вершины пирамиды часто бывают зеркальноплоскими, в то время как у основания видны наслоения. Предполагают, что гладкие участки граней пирамид образованы множеством мелких, возможно одноатомных, ступеней и что последние возникают у вершины пирамид, откуда и распространяются одна за другой. Такие формы роста наблюдаются при электроосаждении свинца, серебра и кадмия. Для случая слоистого роста Фишером был предложен другой механизм образования устойчивых макроступеней. На некоторых активных участках катода возникают двухмерные центры кристаллизации, и образуется одноатомный слой. Ионы, достигая катода в любой точке, диффундируют затем к одноатомной ступени, находящейся на кромке слоя, где и происходит их включение в решетку. Одноатомная ступень, таким образом, продвигается вперед, и слой распространяется по поверхности. Теперь новообразованный слой должен распространяться над предшествующим и, таким образом, образование макроступени будет происходить в результате нагромождения многих одноатомных слоев. При этом раствор вблизи образуемого макрослоя истощается и образование центров кристаллизации новых слоев над старыми затрудняется. Кроме этого адсорбция на образующемся слое посторонних атомов или примесей из раствора может совсем блокировать образование центров кристаллизации новых слоев. В результате поверхность становится пассивной и образование кристаллов должно перейти на другие участки катода. Данный процесс повторяется, появляются слои, имеющие много видимых ступеней. Маловероятно, что новые слои также инициируются центрами кристаллизации, т. Более вероятно, что рост продолжается по механизму винтовой дислокации 1, . Рост кристалла по механизму винтовой дислокации протекает следующим образом. На поверхности возникает дислокация, образующая одноатомную ступень. Эта ступень распространяется от точки, где возникла дислокация до кромки поверхности. При осаждении ступень будет обеспечивать рост путем своего вращения, причем один конец ее будет зафиксирован в месте расположения выхода дислокации. Таким образом, первоначальная дислокация разовьется в спиральный фронт роста. На поверхности может быть не одна, а большее число дислокаций.