题目：离子液体对化学镀的影响

离子液体是一种非常规的“绿色”介质，具有无味、无污染、易分离、易回收、可反复循环使用等优良性能，能有效地避免使用传统的有机溶剂而造成严重的环境、健康等问题，是传统的挥发性溶剂的理想替代品。由于宽的氧化还原范围，在电镀过程中无氢气放出，离子液体被广泛的应用于电化学沉积领域。然而，在离子液体中进行化学镀的研究则很少。本文设计使用一个全新的体系—采用离子液体-水作为溶剂进行化学镀，希望能够进一步拓宽化学镀在更多领域的应用。
本论文首先研究了离子液体1-己基-3-甲基咪唑氯盐[HMIM]Cl对次磷酸钠化学镀镍及其甲醛化学镀铜体系沉积速率及沉积铜膜质量的影响。当化学镀镍溶液中离子液体[HMIM]Cl的浓度从0.1 g/L增加到10 g/L，化学镀镍的沉积速率有略微有所降低，但降幅不大，这说明[HMIM]Cl的加入，对化学镍沉积有一定的抑制作用；沉积镍膜中金属镍含量略有所升高；沉积镍膜表面形貌没有明显的变化。
其次，研究了[HMIM]Cl对甲醛化学镀铜体系的影响。研究了甲醛化学镀铜液中加入不同浓度的离子液体 [HMIM]Cl对化学镀铜沉积速率及沉积铜膜质量的影响。实验结果表明，随着化学镀铜溶液中[HMIM]Cl浓度的增加，化学镀铜沉积速率有所降低，但随着[HMIM]Cl浓度的进一步增加，沉积速率的降幅趋于平缓。电化学研究结果表明，随着[HMIM]Cl的加入，会使化学镀铜溶液中的阳极反应的氧化峰电位正向移动，从而抑制了化学铜的沉积，这与沉积速率的测定所得的结论是相一致的。通过XRD分析表明，离子液体[HMIM]Cl的加入会使化学铜在 (111) 晶面成核的趋势增加，但结晶度减小。通过SEM观察可知，沉积铜颗粒细小、分布均匀、颗粒间结合紧密。EDX能谱分析表明，随着离子液体 [HMIM]Cl的加入，沉积铜膜中杂质含量明显降低，沉积铜膜的电阻率降低，导电能力增强。
最后，本文研究了离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐—[EMIM]BF4对化学镀铜沉积速率及沉积铜膜质量的影响。结果表明，[EMIM]BF4的浓度从0 g/L增加到10 g/L时，化学镀铜沉积速率从8.14 µm/h降到5.9 µm/h；通过XRD分析表明，离子液体[EMIM]BF4的加入虽然使得化学铜镀层的结晶度增加，但是沉积的化学铜在 (111) 晶面成核的趋势却减小，沉积铜颗粒细小。因此[EMIM]BF4的加入对化学镀铜膜的性能影响不大。电化学研究结果表明，对于阴极反应，还原峰电位的正移会加速铜离子的还原；但对于阳极反应，氧化峰电位也出现正移，峰电流密度减小从而急剧地抑制了甲醛的氧化反应，从而降低了化学铜的沉积速率。这结果与测定沉积速率所得的结论是相一致的。EDX分析显示，离子液体[EMIM]BF4的加入有利于降低沉积铜膜中杂质的含量，从而提高了沉积铜的纯度。