CHƯƠNG III : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nghiên cứu cơ chế tạo pha CuSex trong quá trình điện hóa bằng phương pháp
3.1.2.1. Cơ chế lắng đọng của Cu Nghiên cứu EQCM kết hợp CV
Trước khi nghiên cứu quá trình lắng đọng của Cu bằng phương pháp kết tủa điện hóa, chúng tơi tiến hành khảo sát đường đặc trưng dòng – thế (I-V) (sau đây gọi là đường CV) của dung dịch nền gồm các thành phần LiCl, KHP và H3SNO3. Đường CV mơ tả sự phụ thuộc của dịng khử vào điện thế quét. Chúng tôi chỉ quan tâm đến đường quét theo chiều âm của điện thế, bởi vì các đỉnh trên đường này thể hiện sự khử, tức là sự lắng đọng của các chất. Từ kết quả trình bày trong hình 3.2
chúng ta có thể thấy, trong dải điện thế từ 0,4 đến -0,9 V không xuất hiện bất kỳ đỉnh khử nào. Điều này có nghĩa rằng khơng có bất kỳ q trình khử nào xảy ra trong dung dịch này. Ở điện thế trong khoảng từ -1,0 đến -1,1 V xuất hiện quá trình khử hydro.
Hình 3.3 là đường đặc trưng I-V của dung dịch chứa 20 mM CuCl2 với axit sulfamic có nồng độ khác nhau. Tất cả các đường CV đều có 2 đỉnh khử catốt của ion Cu2+ trong đó đỉnh khử ứng với thế 0,08 V tương ứng với quá trình khử của Cu2+ thành Cu+ theo phản ứng (3.5) và đỉnh khử thứ 2 tại điện thế -0,3 V xảy ra quá trình khử tạo thành Cu theo phản ứng (3.6). So sánh kết quả nghiên cứu của chúng tôi với nghiên cứu của L. M. Abrantes và cộng sự [2] đã cho thấy có sự tương đồng.
Cu2+ + e- ↔ Cu+ (3.5) Cu+ + e- ↔ Cu0
(3.6)
Hình 3.3: CV của dung dịch CuCl2 với axit sulfamic có nồng độ khác nhau.
Từ kết quả khảo sát lắng đọng điện hóa Cu2+
cho thấy khi có mặt của axit sulfamic với tỷ lệ mol của sulfamic/Cu2+ là 1/1, quá trình khử ion Cu2+ theo phương trình (3.5) có xu hướng xảy ra thuận lợi do đó cường độ dịng khử tăng lên đáng kể. Vai trò của chất tạo phức đối với quá trình khử ion Cu2+
nhằm làm ổn định tốc độ phản ứng khử. Một ảnh hưởng khác của chất tạo phức đến quá trình lắng đọng của Cu có thể nhận thấy từ đường CV đó là đỉnh khử của ion Cu2+
thế dương. Tuy nhiên, khi hàm lượng của axit sulfamic tăng lên với tỷ lệ là 2/1 thì axit sulfamic lại ức chế phản ứng khử. Đối với quá trình khử theo phương trình (3.6) thì với trường hợp sử dụng nồng độ 20 mM của axit sulfamic có cường độ dịng khử lớn hơn và tín hiệu khơng bị nhiễu như đối với 2 trường hợp cịn lại.
Q trình lắng đọng điện hóa của Cuđược xác nhận rõ ràng hơn trên đồ thị EQCM. Hình 3.4 biểu diễn sự gia tăng khối lượng liên quan đến sự lắng đọng Cu bắt đầu tăng ở điện thế khoảng từ 0,08 V đến -0,6 V. Ngồi ra, chúng ta có thể thấy tốc độ khử của phức Cu2+
có sự phụ thuộc vào hàm lượng axit sulfamic.
Hình 3.4: Sự thay đổi khối lượng của cảm biến EQCM theo thế quét đối với
dung dịch chứa CuCl2 và axit sulfamic với nồng độ khác nhau.
Từ kết quả khảo sát EQCM, chúng tơi tính tốn giá trị Me ứng với quá trình lắng đọng Cu trong khoảng thế từ 0,2 đến -1,2 V. Đồ thị của Me theo điện thế (hình
3.5) cho thấy khi bắt đầu q trình qt thế, đồ thị có một đỉnh ngồi dự tính có thể
là do điện thế tiếp xúc (xuất hiện tại vị trí tiếp xúc giữa 2 bề mặt) thay đổi đột ngột. Sau đó, giá trị Me tăng và ở điện thế -0,5 V, giá trị này đạt khoảng 63 g/mol, rất gần
với giá trị lý thuyết (63,55 g/mol) tương ứng với q trình được mơ tả bởi phương trình (3.6).
Hình 3.5: Đương lượng M/z theo thế quét đối với dung dịch chứa CuCl2 và axit sulfamic với nồng độ khác nhau.