Bistability induced by the presence of 1,10-phenanthroline in the electrodeposition of copper

Autor(es)

Maria Rodrigues Pinto

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química
• Data de defesa: 2019-07-11

Membros da banca

Raphael Nagao de Sousa; Juliano Alves Bonacin; Ernesto Chaves Pereira de Souza

• Orientador: Raphael Nagao de Sousa

Resumo

É estudado em detalhe o efeito inibitório na reação de eletrodeposição de cobre causado pela adsorção da 1,10-fenantrolina (phen), uma molécula N-heterocíclica, sobre a superfície de cobre metálico devido a fortes interações entre os átomos de nitrogênio da molécula e o substrato. Mesmo pequenas adições de phen no meio reacional alteram significativamente a velocidade da reação faradaica. Observamos que a inibição induzida pela phen durante a eletrodeposição de cobre acarretou uma instabilidade dinâmica conhecida como bistabilidade em uma ampla gama de parâmetros estudados. A instabilidade foi classificada e validada pela análise de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica. Sob a perspectiva molecular, a massa molar aparente dos adsorventes no domínio da bistabilidade foi calculada através do monitoramento gravimétrico realizado na Nanobalança Eletroquímica de Cristal de Quartzo, os resultados indicam que as mudanças de massa ocorrem principalmente devido à redução dos íons cobre bivalentes dissolvidos no meio reacional. É importante ressaltar que a adsorção de moléculas phen protonadas não possui uma contribuição significativa em variações de massa, mas impede a formação de uma morfologia de grãos de cobre sobre a superfície. Imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura indicam nódulos mais finos no ramo inferior em comparação com o ramo superior no domínio da bistabilidade. Com base nessas observações, um mecanismo cinético é proposto, e uma boa concordância é obtida entre a massa molar aparente extraída de experimentos e os valores teóricos. Em conjunto, nossos resultados contribuem para uma descrição físico-química detalhada do comportamento não-linear, trazendo novas contribuições sobre essa reação e trazendo a possibilidade de projetar eletrodos com superfície mutáveis utilizando-se do comportamento biestável para tal (AU)

• Processo FAPESP: 17/05592-4 - Resolução espaço-temporal de óxidos metálicos superficiais em osciladores eletroquímicos
• Beneficiário: Maria Rodrigues Pinto
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado