硫酸铜镀液中铜离子的积累与分析

注: 请检查所有相关材料安全数据表 (MSDS)。在试验硫酸铜电镀时, 请佩戴防护设备。 1. 硫酸铜镀液的制备 注: 硫酸铜电镀水溶液是由硫酸 (0.5 mol)、硫酸铜 (0.4 mol)、氯 (Cl, 1.41 momol)、聚乙二醇 (Peg;MW 4000: 0.025 mmol), bis(3-磺丙基) 二硫醚 (SPS, 0.003 mmol), 纯净水中的 Janus green B (JGB, 0.004 mmol)。 将搅拌棒放入1升烧杯中, 倒入600毫升的纯净水中。搅拌时加入少量硫酸 (99.0%: 49.04 克)。离开它, 直到解决方案冷却。 将硫酸铜 (99.5%: 99.876 克) 一点一点地加入溶液中。搅拌30分钟。 加入 23.7 mL 盐酸 (0.02 摩尔)、0.1 克聚乙二醇、1 mgl SPS 溶液1毫升和 2mgl JGB 溶液1毫升。 将溶液转移到体积瓶 (1 L)。加入纯净水, 调整到1升, 将硫酸铜电镀溶液转移到聚乙烯容器中, 并在室温下在黑暗中储存。 2. 电镀液中铜 (i) 的形成 将150毫升的硫酸铜电镀液倒进200毫升的烧杯中。将搅拌棒放入烧杯中, 在500转/分处搅拌。在室温 (23°c±1°c) 下提前放置电镀液1小时。 将管子插入烧杯, 让氮气流动 (约 85 mL/min)。用氮气脱氧镀液30分钟以上。 将0.3 毫米厚的铜板与金属剪切割成9.5 厘米 x 2 厘米的尺寸。以同样的方式切割厚度为 0.1 mm 的白金板。 用乙醇清洗铜板和白金板, 并用纯净水冲洗。用氮气干燥。 将铜板和白金板固定在固定夹具上, 将其插入烧杯内并固定。每个镀层浸入电镀液的面积为 4 x 2 厘米 2 (参见 图 2)。注: 夹具由丙烯酸烧杯固定部件 (图 3 (1 )) 和金属电极部件 (图 3 (2 )) 组成。电极部分由固定板的部分组成, 该部分从电源连接到电源的电源线上。 将铜板的电极 (阳极) 连接到电源的正端 (图 3 (3 )), 将铂板 (阴极) 的电极连接到电源的负极 (图 3 (4 ))。 以 1.0 A 的恒流打开电源 (电流密度: 62.5 Ma/cm2)。铜 (i) 是根据电解时间在电镀液中形成的, Cu (i) 浓度 (累积量) 在10分钟左右最大化。注: 如果在搅拌器旋转时插入板, 电镀液可能会散开, 烧杯可能会掉落。请在打开电源前安装夹具, 以避免危险。 10分钟后关闭电源, 并停止搅拌器。离开它大约 10分钟, 直到粒子沉淀。 3. 铜的定量测量 (i) 在100毫升的纯净水中溶解0.36 克的分子, 制备 BCS 溶液 (10-2 mol)。搅拌溶液并溶解比一价铜过量的 BCS。将 BCS 解决方案存储在防光容器中, 并将容器存放在黑暗中。注: 在测量中, 样品溶液中的 BCS 浓度调整为 Cu (i) 浓度的 1, 000倍或更多。 将60毫升的醋酸 (1 mol) 和 25.2 mL 的 NaOH 溶液 (1 moll) 加入到120毫升的纯净水中, 制备中和溶液 (缓冲液)。 在吸收测量单元中放置搅拌条 (光路长度: 1 厘米), 并在 2.5 mL 的中和溶液和219μl 的 BCS 溶液中浇注。 混合在22μl 的电镀溶液样品中 (步骤 2.9)。搅拌20分钟。注: 为了确保 BCS 的功能是正常的, 要测量的样品溶液的 pH 值不应低于4。BCS 有选择地与 Cu (i) 形成一个复合体。Cu (i)-bcs 复合物吸收在可见区域 (400 至 550 nm), 中和溶液会形成橙色 (图 4)。 使用 UV/vis 分光光度计 (波长范围: 400–600 nm) 测量样品溶液 (3.4) 的吸收光谱 (图 5e)。注: 没有受约束的测量仪器和条件, 最好在一个实验系列中使它们相同。 使用兰伯特-啤酒定律计算 Cu (i) 的浓度:A =c其中 A 为吸收率, L 为光路长度, 是摩尔吸收系数 (BCS:1.2X10 4 在 485 nm), c 是溶质的摩尔浓度 (摩尔)。注: 由于光路长度为1厘米, 细胞中的 Cu (i) 浓度只是由摩尔消光系数除以吸收率。通过乘以比率 125 (与中和溶液的折叠稀释) 得到的值是镀液的铜 (i) 浓度。 4. 铜 (i) 和 BCS 颜色反应曲线的注射测量 使用时间测量功能超过20分钟的 UV/vis 分光光度计进行注射测量。光谱仪应具有带注射器端口的样品室盖 (左图 6 ) 和带搅拌器的恒温器电池支架。 使用1厘米 x 1 厘米的方形细胞进行吸收测量。在吸收细胞中加入搅拌棒。 将在3.1 中制备的3.2 和 219μl BCS 溶液中制备的中和溶液的 2.5 mL 注入电池。最大限度地提高搅拌器的转速。 在 485 nm 的时间测量模式下, 将测量时间设置为 1, 270 秒, 然后开始。启动后 1分钟, 将镀液样品 (2.9) 从腔盖的注射器口注入22Μl。将获得 Cu (i) 和 BCS 的反应曲线 (图 6右)。