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咪唑离子液体中电沉积金属Cu、In以与CuIn合金小结

收藏本文 2024-02-29 点赞:35007 浏览:159386 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:离子液体作为绿色新型溶剂,具有电势窗口宽,溶解能力强,室温下稳定等优点,可作为电解液运用于金属的电沉积工艺中。Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜电池是近年来光伏探讨热点,可在离子液体中通过电沉积工艺制备,其中Cu与In元素是中的组成元素,本论文针对Cu2+、In3+在离子液体中电化学行为进行探讨,旨在探讨大面积、高质量电沉积制备Cu-In薄膜,为CIGS薄膜的探讨与开发做探讨工作。本论文选择氯化1-丁基-3-咪唑(BMIC)离子液体为溶剂,并将乙二醇(EG)加入至BMIC中以代替水性溶剂避开工作电极析出氢气,且能提升BMIC的电导率,降低BMIC的粘度,以达到Cu、In共沉积为思路。系统的探讨了加入EG后BMIC离子液体的粘度,电导率和电势窗口,以及温度对于粘度与电导率的影响。将CuCl2与InCl3溶于BMIC-EG中,并通过循环伏安法探讨其电化学行为。探讨结果表明,EG的加入能够降低BMIC的粘度,增加其电导率,且EG与BMIC的摩尔比为1:3时,电导率不再随粘度的降低而升高。通过循环伏安曲线可以看出,Cu2+在BMIC-EG中Pt电极上的电还原历程分为两个不可逆历程,且受扩散制约,属于欠电势沉积;而In3+在BMIC-EG中Pt电极上的还原经历为In(III)→In,为不可逆三电子转移历程,循环伏安曲线中出现电流滞环属于过电势沉积,且成核历程符合三维瞬时成核。通过电沉积获得了以Cu为基底的Cu镀层与In镀层。本论文还测定了在BMIC-EG中一步恒电位沉积制备Cu-In合金,探讨结果表明,In3+的还原电位较负,所需沉积电位也较负。且Cu-In镀合金膜主要是由Cu4In构成,其中In元素的含量与电解液中In3+的浓度有关,在较负的沉积电位下得到的Cu-In镀层形貌为大颗粒团簇结构。关键词:氯化1-丁基-3-咪唑(BMIC)论文乙二醇(EG)论文循环伏安论文电沉积论文Cu-In合金论文

    摘要3-4

    Abstract4-9

    第一章 绪论9-22

    1.1 引言9-10

    1.2 离子液体介绍10-12

    1.2.1 离子液体的定义10-12

    1.2 离子液体的性质12-16

    1.2.1 粘度和电导率13-14

    1.2.2 电势窗口14-16

    1.2.3 其他性质16

    1.3 离子液体的运用16-20

    1.3.1 电化学运用16-19

    1.3.2 其他运用19-20

    1.4 本论文的探讨作用与内容20-22

    1.4.1 探讨目的与作用20-21

    1.4.2 探讨内容21-22

    第二章 离子液体的合成以及相关性质探讨22-32

    2.1 引言22

    2.2 实验案例22-23

    2.2.1 实验试剂22-23

    2.2.2 实验仪器23

    2.3 BMIC 离子液体以及 BMICEG 制备23-24

    2.3.1 试剂预处理23

    2.3.2 实验步骤23-24

    2.4 离子液体的表征24-27

    2.4.1 BMIC 离子液体的表征24-25

    2.4.2 BMICEG 的红外光谱表征25-27

    2.5 离子液体粘度,电导率与电势窗口的测定27-30

    2.5.1 BMIC、BMICEG 粘度与电导率测定27-28

    2.5.2 温度对 BMICEG 粘度与电导率的影响28-29

    2.5.3 BMIC-EG 的电势窗口29-30

    2.6 本章小结30-32

    第三章 离子液体中铜的电沉积行为探讨32-45

    3.1 引言32

    3.2 实验32-34

    3.2.1 试剂与仪器32-33

    3.2.2 BMICCuCl2EG 与 BMICCuCl2离子液体的合成33

    3.2.3 电化学测试33-34

    3.3 铜的电化学行为34-41

    3.5 铜的电沉积41-44

    3.6 结论44-45

    第四章 离子液体中铟的电沉积行为45-58

    4.1 引言45

    4.2 实验部分45-46

    4.2.1 试剂与仪器45

    4.2.2 BMICInCl3EG 与 BMICInCl3离子液体的合成45-46

    4.2.3 电化学测试46

    4.3 结果与讨论46-53

    4.3.1 EGInCl3H2O,EGInCl3(无水)红外光谱46-48

    4.3.2 粘度与电导率48-49

    4.3.3 循环伏安曲线49-53

    4.4 计时电流法53-55

    4.5 电沉积金属铟55-57

    4.6 本章小结57-58

    第五章 离子液体中电沉积制备 CuIn 合金58-67

    5.1 引言58

    5.2 实验部分58-59

    5.2.1 试剂与仪器58

    5.2.2 BMICCuCl2EG 离子液体的合成58-59

    5.2.3 电化学测试59

    5.3 结果与讨论59-66

    5.3.1 电化学行为59-62

    5.3.2 电沉积行为62-66

    5.5 本章小结66-67

    第六章 结论67-68

    6.1 结论67-68

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