Estudio experimental de la nucleación y crecimiento de cromo a partir de un disolvente eutéctico profundo

Abstract

En este trabajo de investigación se electrodepositó cromo (Cr) a partir de cromo trivalente Cr(III) utilizando como medios de disolución los Disolventes Eutécticos Profundos (DEP´s) Cloruro de Colina/Urea (ChCl/Urea) y Cloruro de colina/Etilenglicol (ChCl/Etilenglicol), cada uno en una relación molar de 1:2, esto con el fin de evitar la reacción concomitante de Evolución de Hidrógeno (REH) que se hace presente en solventes acuosos. En dichos medios no acuosos (ChCl/Urea y ChCl/Etilenglicol) se prepararon disoluciones de Cloruro de Cromo Hexahidratado (CrCl3·6H2O) a diferentes concentraciones y posteriormente se electrodepositó de Cr sobre Carbón Vítreo. Las técnicas electroquímicas de Voltamperometría Cíclica (VC) y Cronoamperometría de corriente fueron empleadas para elucidar el mecanismo de nucleación y crecimiento por el cual sucede el depósito de Cr manejando como variables principales temperatura, concentración de las soluciones de Cr y velocidad de barrido a la que se realizó cada VC. Se encontró que los modelos fisicoquímicos que describen el mecanismo de nucleación y crecimiento con ambos DEP´s son los de nucleación tridimensional propuestos por Scharifker y Mostany y Heerman y Tarallo 2. También se encontró que el proceso de reducción de Cr(III) a Cr(0) utilizando como medio de disolución la mezcla eutéctica compuesta por ChCl/Urea ocurre en un solo paso, mientras que si se utiliza el DEP ChCl/Etilenglicol, el proceso de reducción sucede en dos etapas y con una gran influencia de la concentración en los procesos redox que se llevan a cabo en este medio cuando se deposita cromo sobre Carbón Vítreo a partir de una solución de Cr(III).

In this work, chromium (Cr) was electrodeposited from trivalent chromium, Cr(III), using Deep Eutectic Solvents (DEP's): Choline Chloride/Urea (ChCl/Urea) and Choline Chloride/Ethyleneglycol (ChCl/Ethyleneglycol), with a 1:2 molar ratio, to avoid concomitant reactions such as the Hydrogen Evolution Reaction (HER), which is present in aqueous solvents. Cyclic Voltammetry (VC) and Chronoamperometry were used to elucidate the Cr deposition nucleation and growth mechanism. The temperature, the Cr salt concentration and the sweep speed were changed to study the electrodeposition. It was found that the physicochemical models of Cr electrodeposition nucleation and growth with both DEP´s are the three-dimensional nucleation by Scharifker and Mostany 1 as well as Heerman and Tarallo The Cr reduction in the eutectic mixture composed of ChCl/Urea was carried out in a single step, while using the DEP ChCl/Ethyleneglycol happened in two stages and with a great influence of the Cr concentration.