低価数のクラスター塩を用いる室温付近での金属タングステン電析

使用低价簇盐在室温附近电沉积金属钨

基本信息

批准号：
19J14672
负责人：
東野昭太
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、金属タングステン電析に関連する研究を行い、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム(EMIC)およびAlCl3からなるイオン液体において、各種タングステン塩の溶解度と溶解構造の相関を調査した。その中で、水分を含むW6Cl12は先行研究で使用されたWCl4やK3W2Cl9などの他のタングステン塩よりも高濃度まで溶解することを示し、高濃度のWを含むAl-W合金膜が得られることを示した。このW6Cl12のイオン液体中における溶存化学種を、紫外可視分光、ラマン分光、赤外分光法により解析したことで、水を含む W6Cl12 の高濃度溶解メカニズムを解明するための基礎的な知見が得られつつあり、論文投稿を準備している所である。水分を含むW6Cl12を加えた Al系イオン液体において、Alの析出電位よりも高い電位で電解を行うと、Wを多く含む電析物が得られた。一方でこの電析物には酸素も多く含まれることが分かった。W6Cl12に含まれる水分が、酸素源になっている可能性が考えられたため、昇華精製により酸素を完全に排除した他のタングステン源を用い、新規電解液の探査を行った。５価の塩化タングステンをEMICやアセトアミドに加えると、ある組成範囲において融点が大幅に低下し、室温でも液体となることが分かった。この室温付近の融点をもつ電解液の物性に関連して、イギリスレスター大学において塩可鉄 (FeCl3) 系電解液に関して同様の現象を見出した。その物性や Fe 電析挙動について論文をまとめ、電気化学分野の査読誌である Electrochimica Acta に掲載された。以上のように、純粋な W 電析には至らなかったが、W6Cl12 の高濃度溶解の要因および不純物混入の原因を解明し、また新しい非水系電析浴の発見に至った。

今年，我们进行了与金属钨电沉积有关的研究，并研究了由1-乙基-3-甲基咪唑烷（EMIC）和ALCL3组成的离子液体中各种钨盐的溶解度与溶解结构之间的相关性。其中显示出，与其他研究中使用的其他钨盐相比，含有水的W6Cl12溶解至浓度更高，例如WCL4和K3W2CL9，表明可以获得高浓度的W含量al-W合金膜。通过通过紫外线可见光谱，拉曼光谱和红外光谱法分析W6CL12离子液体中的溶解化学物种，正在获得基本知识，以阐明含有W6CL12的高浓度溶解的机制，并正在准备提交论文。在添加了含水W6CL12的基于Al的离子液体中，电解的电势高于AL的沉淀电位，从而导致大量含W的电脱落。另一方面，发现该电气含有大量氧气。人们认为W6CL12中的水可能是氧气来源，因此我们使用了另一种钨源，该钨源通过升华纯化完全消除了氧气来研究新的电解质。已经发现，将五体钨氯化二氯化物添加到EMIC或乙酰酰胺中时，在一定范围的组成范围内将熔点显着降低，并且即使在室温下也成为液体。关于在室温附近熔点的电解质的物理特性，在英国莱斯特大学在基于盐的电解质方面也发现了类似的现象。该论文编写了一篇有关其物理特性和FE沉积行为的论文，并发表在Electrochimica Acta中，《电化学领域》中的同行评审期刊。如上所述，没有实现纯W电沉积，但是阐明了引起高浓度W6CL12和杂质污染的原因的因素，并发现了新的非水性电解浴。