1.3 中空玻璃微球表面化学镀铜 

铜的相对原子质量是63.54，它的密度是8.9g/cm3。铜作为一种金属，具有金属的一般特性，它的颜色是玫瑰红，铜的延展性也是比较好的。一价铜和二价铜的电化学当量分别为2.372g/(A·h)和1.186g/(A·h)。金属铜具有良好的导电性和导热性。化学镀铜是一种自催化的氧化还原反应。当施镀的基体是非导体的时候，首先需要使用活化剂处理，使绝缘基体表面吸附上一层活性的粒子。通常用的是金属钯粒子。首先是溶液中的铜离子被还原，这一过程是在活性粒子上进行的，沉积在活性粒子上的铜也具有同等的效果，也就是铜可以继续被还原从而沉积在之前的铜层上面，使铜的还原反应在这些新的铜晶核表面上能继续进行。从而得到一层完整的具有一定厚度的铜层。但由于金属钯的活化剂比较贵，实验成本较高，本论文的实验中采用硝酸银代替金属钯粒子作为活化剂。

1.4 化学镀铜机理

用于化学镀铜的还原剂有甲醛、次磷酸钠、硼氢化钠和肼。但目前普遍使用的是甲醛。本次论文的实验即采用了甲醛为还原剂进行中空玻璃微球表面的化学镀铜。

1.4.1 甲醛还原铜机理

在进行化学镀铜时，在表观上是金属铜从溶液中析出沉积在工件上，实则是二价铜离子被还原成金属单质[10]：

Cu 2+ + 2e- → Cu

还原二价铜离子的电子由溶液中的还原剂供给，即

2HCHO + 4OH- →2HCOO- + H2↑+ 2H2O + 2e-

只有在催化剂(P、Ag或Cu)存在的条件下才能沉积出金属铜。因此活化只是起到“引子”的作用，目的是让铜先沉积在工件表面，然后就会以自身为催化剂继续进行沉铜反应。因此主要的是要先使用某种方法让铜先沉积出来，这一步完成就可以让后续的反应在铜自身上发生，继续让新铜沉积出来。

我们在描述还原剂的还原能力时，还可以使用另一种表示方法，即使用还原电位来表示。使用这种方法表示的还原剂能力和溶液的酸度值也是有一定关系的。当还原剂选择甲醛时，如果溶液此时为中性或者是酸性时，其还原电位是E○-= - 0.056 - 0.06pH；当溶液的pH >11的时候，此时还原剂的还原电位则是E○-= + 0.32 - 0.12pH

从上面两个还原电位我们可以知道，只有作为还原剂的甲醛所处溶液的pH >11时，还原剂才可以把铜离子还原成金属铜。也就是说只有还原剂所处环境满足了这个条件，甲醛才可以还原铜离子。甲醛在碱性液中主要是以甲叉二醇及其阴离子的形式存在[10]。在化学镀铜过程中还有以下三个反应。

（1） 康尼查罗反应

甲醛可以被氧化成酸，也可以被还原成醇，即它可以发生歧化反应。当甲醛处在碱性溶液中时，这种反应会迅速的发生并产生新的物质。歧化反应的发生会消耗大量甲醛并生成甲酸。甲酸的存在会阻止二价铜的还原不能彻底的完成，如果甲酸足够多，铜会以一价铜的形式存在溶液中，这样不仅会阻碍反应的继续进行还会让使用的镀液寿命变短，失去本身应有的效果。

2HCHO + NaOH → HCOONa + CH3OH

（2） 氧化亚铜的产生

在镀液中，满足生产需要的反应当然是主盐离子被还原成金属铜，但是仍然会有其他副反应的存在，生成并不需要的物质。比如在进行施镀时，有可能发生生成Cu+的副反应，这会导致沉淀的生成，如标题所提到的氧化亚铜。溶液中的配位剂并不会和新生成的Cu+发生络合反应，因此溶液中生成的氧化物几乎不会被溶解。

Cu(OH)或(Cu2O) → Cu+ + OH-                    k=1.4×10-15 中空玻璃微球的化学镀铜(3):http://www.chuibin.com/huaxue/lunwen_205426.html