电沉积超薄锰层的原位椭圆偏振光谱法研究

超薄锰层有特殊的物理化学性质，有广泛的应用前景。近年来，在异质金属基体上沉积超薄锰层的实验与理论研究已成为热点。目前报道的制备超薄锰层的方法主要是物理气相沉积法。本项目拟开展采用高效、廉价和简单的电化学沉积法制备超薄Mn/金属材料的研究。针对电沉积超薄Mn/金属层存在析氢而导致不利于研究Mn沉积机制的问题，采用椭圆偏振光谱法以排除析氢的影响进行原位研究。原位椭圆偏振光谱法的应用，对揭示Mn电沉积机理有非常重要的意义，将首次获得Mn电沉积的实时电化学界面信息，为电沉积制备Mn/金属材料提供理论依据。

因超薄锰层有特殊的物理化学性质，有广泛的应用前景，因此在异质金属基体上沉积超薄锰层的实验与理论研究已成为热点。目前报道的制备超薄锰层的方法主要是物理气相沉积法。本项目开展了采用高效、廉价和简单的电化学沉积法制备超薄Mn/金属材料的研究工作。针对电沉积超薄Mn/金属层存在析氢而导致不利于研究Mn 沉积机制的问题，采用椭圆偏振光谱法以排除析氢的影响进行原位研究。本项目研究发现：电沉积锰过程始终伴随有析氢反应，不同基体材料会影响析氢反应，对锰的沉积行为有显著影响。椭圆偏振光谱测量不受析气影响，能用于Mn沉积的原位测量。在铜电极上，锰层随沉积电位负扫逐步增厚，电位回扫时仍然发生沉积，回扫到氧化电位才发生溶出反应。在金电极上，恒电流下，Mn在硫酸盐体系沉积方式与在氯化物体系中沉积方式不一样，但均随沉积时间线性生长。阴离子的吸附行为可能对Mn的沉积产生影响。结合电化学石英晶体微天平与椭圆偏振光谱方法，研究了Mn在氯化物体系与醋酸盐体系中沉积行为发现，醋酸盐体系锰的沉积速度较慢，主要产物为α-Mn，而在氯化物体系得到的除了纯锰外还有锰的氢氧化物。醋酸盐抑制锰还原的同时也抑制了析氢反应，或起到pH的缓冲作用，抑制氢氧化锰生成。二氧化硒是电沉积锰过程中常用的添加剂，可以抑制析氢，提高电沉积效率；还会发生还原反应，生成硒单质吸附在电极表面；能与Mn发生共沉积形成MnSe。原位椭圆偏振光谱法的应用，对揭示Mn电沉积机理有非常重要的意义，首次获得Mn 电沉积的实时电化学界面信息，为电沉积制备Mn/金属材料提供理论依据。