《Journal of Electroanalytical Chemistry》：Effects of 3-amino-1H-1,2,4-triazole-5-carboxylic acid in electrolytic copper foil
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•ATC通过三唑氮、氨基氮和羧酸根氧原子与Cu发生平面化学吸附，并伴随电子转移。•ATC作为双齿配体，通过三唑氮与Cu2+配位，并通过羧酸根氧原子形成范德华相互作用。•在10 mg/L浓度下，ATC抑制Cu沉积达62.5%，将晶粒尺寸从0.49 μm细化至0.23 μm，并形成(
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ATC通过三唑氮、氨基氮和羧酸根氧原子与Cu发生平面化学吸附，并伴随电子转移。
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ATC作为双齿配体，通过三唑氮与Cu2+配位，并通过羧酸根氧原子形成范德华相互作用。
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在10 mg/L浓度下，ATC抑制Cu沉积达62.5%，将晶粒尺寸从0.49 μm细化至0.23 μm，并形成(220)择优取向。
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经ATC改性的铜箔表现出优异的耐腐蚀性能和降低的摩擦系数。
引言
随着新能源汽车和高性能锂离子电池的快速发展，电解铜箔作为锂离子电池负极集流体的核心材料，直接决定了电池的能量密度、循环寿命和安全性[1], [2], [3], [4], [5]。为实现高能量密度和长循环寿命，电解铜箔正朝着超薄化、高密度化和表面平整化方向发展。然而，这些指标之间往往存在固有的矛盾。一方面，铜箔厚度的减小对其结构完整性和界面稳定性提出了更高要求，充放电过程中容易因局部缺陷而失效；另一方面，过快的电沉积速率容易导致晶粒粗大和表面粗糙度增加，从而影响负极涂层的均匀性和界面结合的可靠性[6], [7], [8], [9]。因此，优化电解液配方并在原子或晶粒尺度上精细调控铜的电沉积行为，是突破高性能电解铜箔制备技术瓶颈的关键。
在酸性硫酸盐体系中，添加剂的合理配方与协同调控已成为获得表面平整、晶粒均匀、结构致密的铜箔不可或缺的技术手段[10], [11], [12], [13]。电解铜箔的典型添加剂体系通常包含多种有机组分，如聚乙二醇（PEG）[14]、双-(3-磺丙基)-二硫化物（SPS）[15]、明胶[16]、胶原蛋白[17]以及各种芳香杂环化合物[18], [19], [20], [21]。研究表明，多组分添加剂之间的竞争吸附和协同效应能够有效影响阴极界面的双电层结构、铜离子的还原动力学以及随后的成核和生长过程[22], [23], [24], [25], [26]。然而，单一类型的添加剂往往无法满足对沉积行为精细调控的要求[27], [28], [29], [30], [31], [32]。开发新型功能性分子并阐明其与常规组分的相互作用机制，对于优化电解铜箔的微观结构具有重要意义。芳香杂环化合物含有多个杂原子并提供多个配位位点，能与铜表面或中间吸附物形成稳定的吸附层，从而有效调控界面电化学反应，在电解铜箔领域引起了广泛关注[20], [26], [33], [34], [35], [36], [37], [38]。受上述研究的启发，我们发现3-氨基-1H-1,2,4-三唑-5-羧酸（ATC）作为一种芳香杂环整平剂，在含PEG和SPS的酸性硫酸盐体系中表现出良好的调控效果。
本工作通过密度泛函理论（DFT）计算阐明了ATC的分子结构、前线分子轨道和静电性质。进一步分析了ATC的吸附活性及其与Cu2+离子的配位相互作用，以理解其抑制机理。基于机理认识，开发了含ATC的酸性硫酸盐电解液用于铜箔制备。系统评估了所得铜箔的润湿性、表面形貌、摩擦性能、晶体织构和耐腐蚀性能。
章节摘要
试剂
五水硫酸铜（CuSO4•5H2O）、硫酸（H2SO4）和氯化钠（NaCl）购自国药集团化学试剂有限公司。3-氨基-1H-1,2,4-三唑-5-羧酸（ATC）、聚乙二醇（分子量：8000，PEG）和双-(3-磺丙基)-二硫化物二钠盐（SPS）购自阿拉丁有限公司。所有化学品均为分析纯。
电化学分析
电化学分析包括循环伏安法（CV）、稳态极化曲线和电化学阻抗谱。
ATC的电化学行为
采用循环伏安法（CV）初步研究了ATC对铜电沉积的影响。图1a给出了在含有不同浓度ATC的VMS中记录的CV曲线。计算了与铜沉积量成正比的阳极溶出电荷，以定量评估添加剂的效果。如图1a所示，ATC的加入导致阳极峰面积显著且呈浓度依赖性地减小。这一趋势更为明显地体现于
结论
本工作深入研究了ATC在酸性硫酸盐铜电解中的分子性质、吸附行为和电化学作用。DFT计算表明，ATC具有合适的前线轨道能量，有利于电子从ATC分子转移到铜表面，形成稳定的化学吸附层；IRI分析证实ATC作为双齿配体，通过三唑氮原子与Cu2+离子形成强配位键，并通过
CRediT作者贡献声明
华佳怡：写作 – 初稿、可视化、调查、正式分析。 史宗远：验证、调查、正式分析。 陈翰欣：可视化、调查。 王兆云：写作 – 审阅与编辑、概念化。 唐金柱：可视化、资源。 杨方祖：软件、数据管理。 金磊：写作 – 审阅与编辑、资源、概念化。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在可能影响本论文所报告工作的已知竞争经济权益或个人关系。
致谢
作者感谢国家自然科学基金（22502016）、重庆市基础研究与前沿技术研究计划（CSTB2024NSCQ-MSX0933）、重庆市教育委员会科学技术研究计划（KJQN202401423、KJQN202501432）、涪陵区基础研究与前沿探索项目（FLKJ2026BAG1007）以及长江师范学院科研基金（010730153）的资助。
华佳怡|史宗远|陈翰欣|王兆云|唐金柱|杨方祖|金磊
