Văn Tráng NGUYỄN - Faculté des Sciences

Cette thèse présente une étude détaillée de l'électrodéposition de l'or à partir du solvant eutectique profond chlorure de choline – éthylène glycol (ChCl-EG), en mettant l'accent sur la compréhension du comportement rédox de l'or, des mécanismes de nucléation et croissance, et de l'influence d'additifs spécifiques. L'étude vise à contribuer à une alternative durable, sans cyanure, pour le placage d'or, motivée par les risques environnementaux et sanitaires associés aux bains conventionnels à base de cyanure.

La première partie de la recherche examine systématiquement les propriétés électrochimiques de précurseurs d'or (AuCl et HAuCl4) dans le ChCl-EG sur des électrodes de carbone vitreux et de platine, en utilisant la voltampérométrie cyclique, la chronoampérométrie et la microbalance électrochimique à cristal de quartz (EQCM). Les résultats montrent des différences marquées entre Au(I) et Au(III) dans le comportement de nucléation, les coefficients de diffusion et les nombres d'électrons transférés. Des mécanismes de nucléation progressives et instantanées ont été mis en évidence, de même que l’existence d'un phénomène de rétro-dismutation dans certains systèmes. La réduction de HAuCl4 sur électrode de carbone vitreux se fait via un mécanisme en deux étapes impliquant une espèce intermédiaire Au(I), tandis que sur électrode Pt la réduction se produit directement de Au(III) en Au(0) métallique. De plus, les résultats de l'EQCM révèlent que la réaction de rétro-dismutation ne se produit que dans les solutions contenant HAuCl4 et est absente dans celles contenant de l'AuCl.

Dans la deuxième partie, les effets de deux additifs - l'acide mercaptosuccinique (MSA) et la 5,5-diméthylhydantoïne (DMH) - sont explorés. Le MSA forme des complexes avec des ions or, modifiant considérablement les potentiels rédox des couples impliqués, diminuant les coefficients de diffusion et stabilisant les espèces Au(I) et Au(III). Même à de faibles concentrations, le MSA provoque des changements prononcés dans les propriétés électrochimiques des systèmes. Son impact est considérablement plus important dans les solutions basées sur l'AuCl que dans celles avec HAuCl4, probablement en raison d'une complexation plus forte du MSA avec l'Au(I) par rapport à l'Au(III). En revanche, le DMH montre un impact minimal sur les réponses électrochimiques, indiquant une faible interaction avec l'or dans le solvant eutectique profond. Les nombres d'électrons transférés et les données EQCM confirment ces comportements contrastés.

La dernière partie évalue la faisabilité de l'application des solvants eutectiques profonds dans le procédés de placage d'or par remplacement galvanique sur nickel (ENIG). Plus précisément : (i) les espèces d'Au(III) présentent une vitesse de dépôt plus élevée que l'Au(I) ; (ii) HAuCl4 permet un placage plus rapide que AuCl3 ; iii) pour les systèmes basés sur l'AuCl, la présence de MSA diminue la vitesse de dépôt ; et (iv) dans les systèmes Au(III), MSA influence différemment HAuCl4 et AuCl3.

Cette thèse fournit des informations précieuses sur les mécanismes électrochimiques régissant le dépôt d'or dans les solvants eutectiques profonds et éclaire leur potentiel en tant qu'alternatives respectueuses de l'environnement pour les futures technologies de galvanoplastie de l'or.