Leinen, Dietmar

Ramos-Barrado, José R.

Velásquez, Pablo

Repositorio da Universidade da Coruña

Cadernos Lab. Xeolóxico de LaxeCoruña. 2000. Vol. 25, pp. 207-209Estudio mediante SEM, EDX, XPS y EIS de lasuperficie de minerales sulfurados de cobre modificados electroquímicamenteA SEM, EDX, XPS, and EIS study of the surface of electrochemically modified copper sulfide mineralsPABLO VELÁSQUEZ, , DIETMAR LEINEN, JOSÉ R. RAMOS-BARRADO*.Laboratorio de Materiales & Superficie. Unidad asociada al CSIC. Departamento de Física Aplicada.Facultad de Ciencias. Universidad de Málaga. E29071 Málaga España. E-mail: barrado@uma.es.ResumenMinerales naturales sulfurados de cobrecomo la: enargita (Cu3AsS4) y calcocita(Cu2S), han sido estudiado por voltametríacíclica, e incluso por técnicas superficialescomo SEM, EDX y XPS pero por separadosin la posibilidad de utilizar estas técnicasconjuntamente debido al problema queimplica la utilización de vacío en algunade ellas. En esta comunicación se exponenalgunos de los resultados obtenidos con-juntamente por estas técnicas cuasi in-situ. Para ello se ha construido una cáma-ra de atmósfera controlada de argón adosa-da a la entrada del XPS o del microscopioelectrónico, por lo que es posible realizarun estudio conjunto con técnicas de super-ficie como XPS, SEM y EDX, con CV yEIS sobre cada uno de estos minerales,obteniéndose información tanto de la mor-fología como de la composición de laspelículas electroquímicamente formadasen la superficie de los electrodos de mine-ral. Para cada uno de las muestras minera-les se han construidos electrodos, que sonestudiados siguiendo el voltagrama corres-pondiente, mediante el uso de una celdaelectroquímica, utilizando grafito comoelectrodo auxiliar y calomelano (SCE)como electrodo de referencia: Todos losexperimentos se han realizado para dife-rentes potenciales de reducción y oxida-ción sobre muestras en una disolución detetraborato de sodio al 0.05 M con un pH9.2 y una temperatura de 25 ºCPalabras Claves: Enargita, , Calcocita,Sulfuros de Cobre, CV, EIS, SEM, EDX,XPS.IntroducciónLa investigación de estos mineralesreviste un enorme interés para la industriaminera, ya que de ellos es posible extraerel mineral de cobre de los yacimientospórfidos, además su carácter semiconduc-tor ha sido poco explotado pudiendo tenerimportancia en células convertidores deenergía solar, sin embargo todas estascaracterísticas pasan por la necesidad detener perfectamente caracterizada los dis-tintos procesos que se tienen lugar en lasuperficie de estos compuestos, es por elloque se ha decidido realizar un estudiocomparativo entre distintas técnicas quepermitan aprovechar al máximo la poten-cialidad de estos minerales. En estos últi-mos tiempos la importancia de la protec-ción del medio ambiente también implicauna mejor caracterización de las superficiede estos mineros ya que pueden ser muyperjudiciales los residuos que quedan en elproceso de extracción del cobre. El arséni-co que contiene la enargita y el mismoazufre pasan a formar relaves ácidos, queson capaces de contaminar capas freaticas oaguas superficiales.Parte experimentalSe utilizan minerales naturales deEnargita y Calcocita provenientes de  com-pañías mineras Chilenas, todos ellos some-tidos a pruebas de difracción de polvos deRayos X para confirmar su estructura cris-talina con la correspondiente base PDFencontrando para enargita: 35-0775(Cu3AsS4), y calcocita: 20-0365(Cu1.97S) o12-0205(Cu1.96S).208 Pablo Velásquez, et al. CAD. LAB. XEOL. LAXE 25 (2000)Se construye un electrodo de trabajofracturando el mineral, escogiendo lamuestra más significativa para realizarle elcontacto ohmico mediante el eutectico In-Ga y un alambre de cobre. Se recubre todoel electrodo con una resina epoxy paraluego pulir una superficie con papel desilicio de grado 600 y suspenciones de alú-mina de 0.3 a 0.05 μm sobre un paño demicrocloith de Bueler INC, obteniendo asíel área de trabajo apropiada. La cámara de atmósfera controlada, seha fabricado en metacrilato transparentede 2 cm de espesor, para facilitar el mane-jo visual de los elementos en su interior;dispone de una gran tapa que facilita laintroducción de todos los materiales alinterior de la misma. La forma y dimen-siones de esta cámara son específicas paraser montada sobre la precámara de ingresode nuestro microscopio y del XPS.- Voltametría y EISLos electrodos estarán conectados a unpotenciostato Solartron modelo 1286 y estea su vez estará interconectado a un FRASolartron modelo 1255, los cuales adquie-ren  los datos experimentos de voltametríaciclicla y EIS, mediante una tarjeta deadquisición IEEE488 N. I. conectada a uncomputador , todo controlado por progra-mas ad-doc  para Windows95/98/NT.- SEM y EDXTanto la microscopia electrónica debarrido como el EDX se realizan utilizan-do un equipo Jeol JSM 6400 equipado conun computador y una micro sonda de laLink Analytical System, todo el equipo hasido calibrado para utilizar una energía de20 Kev y calibrado cuantitativamente uti-lizando cobre.XPSLas medidas de XPS se han realizadoutilizando un espectometro PHI 5700equipado con  fuentes de radiación Mg Kα(1253.6 eV) y Al Ka (1486.6 eV).ResultadosLas medidas de EIS, XPS y SEM/EDXrealizadas en distintos potenciales siguien-do el voltamograma ponen de manifiestoque la modificación de la superficie se pro-duce fundamentalmente en potencialespróximos a los mayores pico anódico ocatódicos del voltamograma; estos cam-bios tanto en morfología como en compo-sición química, dan lugar a una superficieheterogénea, con protuberancias de un altocontenido en oxigeno y con distinta mor-fología repartidas irregularmente por lasuperficie del electrodo. Estas transforma-ciones de la superficie del electrodo origi-nan cambios en los parámetros caracterís-ticos de los circuitos equivalentes quemejor representan los datos de EIS; circui-tos característico de superficies de electro-dos parcialmente recubiertos.AgradecimientosLos autores quieren agradecer a la Juntade Andalucía (España) por el soporte finan-ciero entregado al grupo FQM192 y a laAECI (Agencia Española de CooperaciónInternacional), por la beca doctoral de P.Velásquez.XXas Jornadas S.E.M. Estudio mediante SEM, EDX, XPS y EIS 209

A SEM, EDX, XPS, and EIS study of the surface of electrochemically modified copper sulfide minerals

http://ruc.udc.es/dspace/bitstream/2183/6429/1/CA-25-50.pdf

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