Efeito de surfatantes na eletrodeposição de gálio em meios de KOH 5,0 moll-1 e NaOH 5 moll-1

Autor: Karen Segala
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2003
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Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPUniversidade de São PauloUSP.
Druh dokumentu: masterThesis
Popis: A eletrodeposição de gálio sobre cobre em meios de KOH 5,0 molL-1 e NaOH 5,0 molL-1 contendo 5,0 mmolL-1 de íons galato foi estudada na presença de surfatantes com cadeia de doze átomos de carbono. Foram estudados três surfatantes aniônicos - o dodecil sulfato de sódio (SDS), o dodecil benzeno sulfonato de sódio (SDBS) e o laurato de potássio (LK) - e um surfatante catiônico - o cloreto de dodecil amônio (DAC), em concentrações acima da c.m.c. Os estudos foram feitos sobre eletrodo de disco rotativo de cobre a 1000 rpm, empregando soluções alcalinas desaeradas e à temperatura de 25 ºC. Foram utilizadas como técnicas eletroquímicas a voltametria linear e a cronoamperometria. A análise da superfície, após a eletrodeposição, foi feita por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia por dispersão de energia (EDS). Todos os anfifílicos estudados afetam a velocidade dos processos simultâneos de redução Ga(III)/Ga e H2O/H2. A ação inibidora ou catalítica, depende do potencial aplicado e da natureza do surfatante. Os surfatantes aniônicos inibem a reação H2O/H2 a baixas sobretensões catódicas. Em tais condições se admite que haja um número menor de moléculas de água adsorvidas por estarem os sítios do metal parcialmente ocupados pelas moléculas do anfifílico. A elevadas sobretensões catódicas a reação H2O/H2 é catalisada por estes anfifílicos, admitindo-se, nestas condições, que eles favoreçam a liberação do gás hidrogênio da superfície. O DAC, surfactante catiônico, inibe a reação H2O/H2 em toda a faixa de sobretensões catódicas estudada. Atribui-se a sua adsorção a uma interação eletrostática anfifílico-eletrodo, gerando um efeito inibidor maior à medida que o potencial se torna mais negativo. O SDBS inibe a eletrodeposição do gálio, mas confere ao depósito aspecto mais brilhante, a valores de potencial em que catalisa a reação H2O/H2. Soluções recém preparadas de SDS na presença de dodecanol (produto da hidrólise do anfifílico nestes meios), eleva os rendimentos de eletrodeposição do gálio de 12% para 18% a -1, 35V (vs Hg/HgO). Neste mesmo potencial o DAC eleva os rendimentos do processo de forma comparável, embora iniba o mesmo na região de potencial em que a reação H2O/H2 é significativa. O LK inibe a eletrodeposição do gálio em todos os potenciais estudados, o que se atribui à formação de complexos com o íon Ga(III). Os ensaios por MEV e EDS confirmaram os rendimentos maiores de gálio na presença da mistura SDS-DOH. O depósito de gálio obtido a -1,55V (vs Hg/HgO) se dá sobre toda a superfície do cobre. A análise química radial mostrou que tanto na ausência de surfatantes quanto na presença da mistura SDS+DOH, a distribuição do gálio na superfície do disco de cobre, ainda que mostre decréscimo na bordas do eletrodo, é praticamente constante na maior parte da superfície.
Gallium electrodeposition on copper in 5.0 molL-1 KOH and 5.0 molL-1 NaOH solutions containing 5.0 mmolL-1 gallate ions, has been studied in the presence of twelve carbon atoms surfactants. Three anionic surfactants have been studied - sodium dodecyl sulfate (SDS), sodium dodecyl benzenosulfonate (SDBS) and potassium laurate (LK), and one cationic surfactant - dodecyl ammonium chloride (DAC) at concentrations above the c.m.c. The experiments have been made using rotating disk copper electrode (rotation frequency equal to 1000 rpm), using deaerated alkaline solutions at 25 ºC. Electrochemical techniques as linear voltammetry and chronoamperometry were used. Surface analysis after electrodeposition was made using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersion spectroscopy (EDS). All of the amphiphilics studied change the rate of the simultaneous cathodic Ga(III)/Ga and H2O/H2 processes. The inhibitive or catalytic reation depends on both the applied potencial and surfactant nature. Anionic surfactants inhibit the H2O/H2 reaction at lower overvoltages. It can be admitted under these conditions a lower number of adsorved water molecules due to the simultaneous adsorption of amphiphilic molecules. At higher cathodic overvoltages the H2O/H2 reaction is catalised by these surfactants. It can be admitted under these conditions that these molecules remove the hydrogen molecules from the electrode surface. DAC, a cationic surfactant, inhibits the reaction H2O/H2 on the entire range of cathodic overvoltages studied. Its adsorption can be attributed to the electrostatic interaction amphiphilic-electrode and in consequence, the inhibitive effect increases as the potencial attains more negative values. SDBS inhibits the gallium electrodeposition but the deposit is brighter with added SDBS. Recently prepared SDS solutions inhibits Ga(III)/Ga reaction. The presence of dodecanol (SDS hydrolise product in these media) increases the gallium electrodeposition yield from 12% to 18% at -1,35V/(Hg/HgO). At this same potencial DAC increases the yield of the process, similarly, but it inhibits the same reaction on the potencial range where the H2O/H2 reaction is significative. LK inhibits the gallium electrodeposition process on the entire range of potencials studied. This result can be attribuited to laurate gallium complex formation. SEM and EDS analyses have confirmed the best electrodeposition performance in the presence of SDS+DOH. The gallium deposits obtained at -1,55V/(Hg/HgO) spread on the entire copper surface. The radial chemical analysis has shown that either in the absence either in the presence of SDS+DOH mix gallium distribution is practically constant and uniform, except on the edge of the copper disk electrode.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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