Analysis, Design, and Construction of Highly Concentrated Electrolytes for Innovative Electrodeposition Technologies

用于创新电镀技术的高浓度电解质的分析、设计和构建

基本信息

批准号：
20H05663
负责人：
邑瀬邦明
金额：
$ 127.3万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-08-31 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は、(1) 水和物融体を用いる電析・電気めっきの解析と高度化、(2) 塩化アルミニウム－グライム系 DES を用いる Al 電析の解析と高度化、(3) 超濃厚α-ヒドロキシ酸水溶液を用いる Cu2O 薄膜電析の解析と高度化、を主要課題としている。本年度、(1) では電析 Cr 膜と Fe 基板界面の解析のため、電析膜を剥離する転写法を確立した。剥離面の SEM-EDX 解析では FeClx の形成、GI-XRD 解析では界面の Cr 相がδ相のみであることを明らかにした。EQCM による電析挙動の解析からは、電析を始めてから高い電流効率での Cr 電析へ移行するまでに数秒の誘導時間があり、それが基板材質にも依存することを見出した。また、Co 電析と共析水素に関する新たな研究も行った。(2) では Al(III) 溶存化学種について理論計算と実験の両面から解析した。誘電緩和法 DRS により、双極子モーメントをもつ AlCl3 や [AlCl]2+ の生成が示唆された。いずれのグライム鎖長でも、生じる Al(III) 種に大きな違いはなく、グライム鎖長や末端アルキル鎖に依存した Al の電析性の違いは、電極-電解液界面における反応性の差によることが示唆された。(3) では乳酸系電解液からの電析 Cu2O 薄膜について、van der Pauw 法による比抵抗と Hall 効果測定を重点的に行い、アルカリ性の互いに異なる pH 域で支配的な２種類の Cu(II)-乳酸錯体とこれらの半導体物性や電析配向性に強い相関があることを見出した。ここでは、２種類の錯体の構造に起因する電析性の違いが半導体物性を決め、それが配向性を間接的に支配していると考察した。また、濃厚水溶液系での Cu(II)-乳酸錯体の特異な安定性に関し、Gaussian を用いた計算化学的な解析も始めた。

本研究的重点是（1）使用水合物熔体的电沉积和电镀的分析和进展，（2）使用氯化铝-甘醇二甲醚基DES的铝电沉积的分析和进展，以及（3）超浓缩铝沉积。 α-羟基酸水溶液电沉积Cu2O薄膜的分析与进展今年，在(1)中，我们建立了一种剥离沉积Cr膜的转移方法，以分析沉积Cr膜和Fe基底之间的界面。剥离表面的SEM-EDX分析显示有FeClx的形成，GI-XRD分析显示界面处的Cr相仅为δ相。使用EQCM对电沉积行为的分析表明，从电沉积开始到以高电流效率过渡到Cr电沉积有几秒的诱导时间，并且该时间还取决于基材材料。我们还对钴电沉积和共析氢进行了新的研究。在(2)中，通过理论计算和实验对溶解的Al(III)物质进行了分析。介电弛豫 DRS 表明形成了具有偶极矩的 AlCl3 和 [AlCl]2+。对于任何甘醇二甲醚链长度，产生的 Al(III) 物质没有重大差异，并且取决于甘醇二甲醚链长度和末端烷基链的 Al 沉积性差异是由于电极-电解质界面处的反应性差异造成的。建议。在(3)中，我们重点使用范德堡方法对乳酸基电解质沉积的Cu2O薄膜进行电阻率和霍尔效应测量，发现两种类型的Cu(II)在不同的碱性pH范围内占主导地位。 -我们发现乳酸络合物、它们的半导体特性和它们的电沉积方向之间存在很强的相关性。在这里，我们认为由于两类配合物的结构导致的电沉积特性的差异决定了半导体的物理特性，从而间接控制了取向。我们还开始使用高斯计算化学分析铜（II）-乳酸络合物在浓水溶液中的独特稳定性。