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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80823| Type: | Tese |
| Title: | Estudo da eletrodeposição de antimônio e estanho-antimônio em meio de cloreto de colina e etilenoglicol |
| Other Titles: | Study of the electrodeposition of antimony and tin-antimony in choline chloride and ethylene glycol medium |
| Authors: | Alcanfor, Ana Aline Coêlho |
| Advisor: | Lima Neto, Pedro de |
| Keywords in Brazilian Portuguese : | Sb. SnxSb(1-x);Eletrodeposição;Modelagem Molecular;Corrosão |
| Keywords in English : | Sb. SnxSb(1-x);Electrodeposition;Molecular Modeling;Corrosion |
| Knowledge Areas - CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
| Issue Date: | 2024 |
| Citation: | ALCANFOR, Ana Aline Coelho. Estudo da eletrodeposição de antimônio e estanho-antimônio em meio de cloreto de colina e etilenoglicol. 122 f. Tese (Doutorado em Química) - Programa de Pós-Graduação em Química, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024. |
| Abstract in Brazilian Portuguese: | Este trabalho objetivou investigar o efeito da adição de água e da temperatura na eletrodeposição de antimônio (Sb) sobre platina (Pt), bem como a influência da composição da solução eletrolítica na eletrodeposição conjunta de estanho e antimônio (SnxSb(1-x)) sobre substrato de cobre (Cu). As resistências à corrosão dos eletrodepósitos SnxSb(1-x) foram investigadas em meio de NaCl 0,1 mol L−1. Todos os eletrodepósitos foram obtidos utilizando soluções eletrolíticas baseadas na mistura de cloreto de colina (ChCl) e etilenoglicol (EG). A morfologia, a estrutura cristalina e a composição química dos eletrodepósitos foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raios X (DRX) e Espectroscopia por Dispersão de Elétrons (EDS), respectivamente. Adicionalmente, foram conduzidos estudos computacionais para compreender as interações entre os íons Sb3+ e os demais componentes das soluções eletrolíticas, empregando os métodos computacionais de Dinâmica Molecular (DM) e Teoria Quântica de Átomos em Moléculas (QTAIM). Os resultados voltamétricos dos íons Sb3+ indicaram que o aumento no teor de água do eletrólito catalisou a redução das espécies. Os eletrodepósitos obtidos na ausência e na presença de água apresentam diferentes morfologias. As simulações de DFT indicaram que a interação Sb-Cl é mais forte, o que sugere a formação de complexos Sb-Cl. A adição de H2O favorece a afinidade eletrônica dos sistemas, e os resultados de QTAIM sugerem que este aditivo diminuiu a densidade eletrônica dos íons Sb3+. Para os eletrodepósitos de SnxSb(1-x), as imagens MEV revelaram que os revestimentos exibiram grãos e aglomerados. Os resultados de DRX indicaram a formação das fases SbSn, como Cu2Sb, Cu6Sn5 e Cu6(Sn,Sb)5. As curvas de polarização potenciodinâmicas (PP) mostraram que todas as ligas de SnxSb(1-x) apresentaram uma região de dissolução ativa, seguida por uma região passiva. Os testes de imersão foram realizados por 24 h, e os resultados de DRX revelaram as fases Cu, Sn, SnO, SbSn e Sb2O4. Para as amostras imersas por 48 h, as fases Cu, CuSn, SnO2 e SnSb foram identificadas. Os valores de resistência à polarização (Rp) de 4.60, 14.69, 1.81 kΩ cm2 foram alcançados para Sn, Sn77Sb23 e Sn37Sb63, respetivamente. Para os revestimentos Sn77Sb23, Sn e Sn37Sb63, os valores obtidos das respectivas resistências à transferência de carga (Rtc), obtidas por espectroscopia de impedância eletroquímica, foram: 10.5, 1.15 e 1.46 kΩ cm2. Portanto, estes resultados mostram que a camada Sn77Sb23 é a mais resistente à corrosão. |
| Abstract: | The objective of this study was to investigate the effect of the addition of water and temperature on the electrodeposition of antimony (Sb) on platinum (Pt), as well as the influence of the composition of the electrolyte solution on the joint electrodeposition of tin and antimony (SnxSb(1-x)) on copper (Cu) substrate. The corrosion resistance of the SnxSb(1-x) electrodeposits was investigated in 0.1 mol L-1 NaCl medium. All electrodeposits were obtained using electrolyte solutions based on the mixture of choline chloride (ChCl) and ethylene glycol (EG). The morphology, crystal structure and chemical composition of the electrodeposits were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD) and Electron Scattering Spectroscopy (EDS), respectively. Additionally, computational studies were conducted to understand the interactions between Sb3+ ions and the other components of electrolyte solutions, using the computational methods of Molecular Dynamics (MD) and Quantum Theory of Atoms in Molecules (QTAIM). The voltammetric results of the Sb3+ ions indicated that the increase in the water content of the electrolyte catalyzed the reduction of the species. The electrodeposits obtained in the absence and presence of water have different morphologies. The DFT simulations indicated that the Sb-Cl interaction is stronger, which suggests the formation of Sb-Cl complexes. The addition of H2O favors the electron affinity of the systems, and the QTAIM results suggest that this additive decreased the electron density of the Sb3+ ions. For the SnxSb(1-x) electrodeposits, SEM images revealed that the coatings exhibited grains and agglomerates. The XRD results indicated the formation of SbSn phases, such as Cu2Sb, Cu6Sn5 and Cu6(Sn,Sb)5. The potentiodynamic (PP) polarization curves showed that all SnxSb(1-x) alloys had an active dissolution region, followed by a passive region. Immersion tests were performed for 24 h, and XRD results revealed Cu, Sn, SnO, SbSn, and Sb2O4 phases. For the samples immersed for 48 h, the Cu, CuSn, SnO2 and SnSb phases were identified. Polarization resistance (Rp) values of 4.60, 14.69, 1.81 kΩ cm2 were achieved for Sn, Sn77Sb23 and Sn37Sb63, respectively. For the coatings Sn77Sb23, Sn and Sn37Sb63, the values obtained from the respective charge transfer strengths (Rtc), obtained by electrochemical impedance spectroscopy, were: 10.5, 1.15 and 1.46 kΩ cm2. Therefore, these results show that the Sn77Sb23 layer is the most resistant to corrosion. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80823 |
| Author's ORCID: | https://orcid.org/0000-0002-8359-876X |
| Author's Lattes: | https://orcid.org/0000-0002-8359-876X |
| Advisor's ORCID: | https://orcid.org/0000-0002-1613-4797 |
| Advisor's Lattes: | http://lattes.cnpq.br/2969689646961586 |
| Access Rights: | Acesso Aberto |
| Appears in Collections: | DQAFQ - Teses defendidas na UFC |
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