唑类缓蚀剂在铜表面的吸附机理

摘要：

目的 对比三氮唑( TA)和苯并三氮唑( BTA)两种缓蚀剂的缓蚀性能,明确两种缓蚀剂在铜表面的吸附类型,并从实验和分子模拟角度解释其吸附机理. 方法 采用动电位极化曲线法测试两种缓蚀剂的缓蚀效率,采用吸附等温拟合方法确定两种缓蚀剂的吸附类型,采用分子模拟中的量子化学计算方法计算两种缓蚀剂在铜表面的吸附能、形变电荷密度和分波态密度等参数,深入揭示其吸附机理. 结果 在不同浓度下,BTA的缓蚀效率均大于TA. 两种缓蚀剂浓度与覆盖度的关系符合Langmuir吸附模型,其吸附自由能介于-35~-37 kJ/mol之间. BTA在铜表面的吸附能绝对值(顶位为4. 41 eV,桥位为4. 36 eV)要大于TA的吸附能绝对值(3. 28 eV),吸附过程发生了明显的电荷转移,电子云处于两个成键原子之间,且N原子s,p轨道与Cu原子d轨道发生重叠. 中性和质子化形式的两种缓蚀剂分子均可在铜表面发生平行吸附. 结论 由于BTA在铜表面的吸附能力强于TA,因此BTA的缓蚀性能优于TA. 两种缓蚀剂在铜表面既能发生化学吸附,又能发生物理吸附. 化学吸附是由于N原子的s,p轨道与Cu原子d轨道相互作用所致,物理吸附是由于中性分子的范德华相互作用和质子化分子的静电相互作用所致.

关键词：唑类有机物、缓蚀剂、吸附机理、动电位极化曲线、密度泛函理论、分波态密度

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分类号：TG174.42(金属学与热处理)

资助基金：山东省自然科学基金ZR2012BM010,ZR2014EL003;中央高校基本科研业务费专项资金15CX02066A Supported by the Shandong Provincial Natural Science FoundationZR2012BM010, ZR2014EL003;the Fundamental Research Funds for the Central Universities15CX02066A

在线出版日期：2016-01-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：19-26