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水溶液电解和熔盐电解材料工程杨浩田

金属电沉积水溶液中金属的电沉积：通过水溶液电解法，金属离子在电流的作用下在阴极还原并沉积为金属的过程。金属电沉积的原料供给方法可分为两类：1、用粗金属为原料作阳极进行电解，在阴极获得纯金属的电解提纯法。2、以金属化合物为原料，以不溶性阳极进行电解的电解提纯法。

金属电沉积金属电沉积的目的：?获得在市场上难以得到的特殊金属?获得比市售品更高纯度的金属?制备粉状或其他具有特别形状和性能的金属?由实验室和其他废物中回收金属?对工业水法冶金进行基础研究

金属电沉积金属离子在阴极电沉积可能性金属离子在阴极电沉积的次序决定于金属离子的活度、溶液pH值、金属离子在溶液中存在的形态、析出金属的形态以及溶剂种类、溶液成分等多种因素。金属离子还原可能性规律ⅠAⅡAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0三NaMgAlSiPSClAr四KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr五RbSrYZrNbMoTcRuRhPbAgCdInSnSbTeIXe六CsBaLaHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn水溶液中可能氰化物溶液中可以电沉电沉积出来积出来

金属电沉积法拉第定律1、通电与电解质溶液后，在电极上发生化学反应的物质的量与通入电量成正比；2、若将几个相同的电解池串联，通入一定电量，在各个电解池的同号电极上发生反应的物质的量等同，电极上析出的物质的质量与其摩尔质量成正比。

金属电沉积法拉第定律通过电量为Q时，电沉积出该金属的物质的量为：n=Q/zF所沉积出该金属的质量为：m=QM/zF式中z是出现在电极反应式中的电子计量系数；F为法拉第常数，表示1mol质子的电荷，F=Ne=96500C·mol-1；AM为析出物的原子量。

金属电沉积金属的电沉积步骤：1.金属离子向电极表面的传质步骤；2.金属离子在电极表面去水化、吸附等表面转化步骤；3.金属离子在电极表面得到电子还原生成金属原子的电化学反应步骤；

金属电沉积金属的电沉积步骤：4.金属原子结晶形成金属晶体的新相生产步骤；5.金属原子向金属固体内部扩散的固相扩散步骤；6.比较复杂的反应产物，在电极表面还可能进行分解、复合、歧化、脱附等后续表面转化步骤。

金属电沉积电解液的组成及浓度金属电沉积电流密度的影响因素温度

金属电沉积电解液组成及浓度?含有一定浓度的欲得金属的离子且性质稳定?电导性能好?具有适于在阴极析出金属的pH值?能出现金属收率好的电沉积状态?尽可能少地产生有毒和有害气体

金属电沉积电解液组成及浓度电解液中加入少量的有机质添加剂如糖、樟脑，明胶等可使沉积物晶态由粗晶粒变细晶粒，同时使金属表面光滑。这可能是由于添加剂被晶体表面吸附并覆盖住晶体，抑制晶核生长而促进新晶核的生成，导致细晶粒沉积。

金属电沉积电解液组成及浓度当简单的金属盐溶液电解时，往往得不到理想的沉积物。加入络合剂可改善沉积物的状态。如从AgNO溶液电解Ag时，沉积物由大晶体组成，经常3无法黏附。当加入CN光滑。-，用Ag(CN)电解时，沉积物坚固2因此，电解Au、Cu、Zn、Cd等均用含氰电解液，其他金属沉积物往往也加入配合物改进沉积物的状态。

金属电沉积电流密度电流密度低时，离子放电速度慢，晶核生长有充分的时间，而不去形成新核。当电解液浓度大、温度高时，能生成大的晶状沉淀物。电流密度较高时，电解析出速度加快，晶体来不及排列生长，促进核的生成，从而生成微晶，沉淀物是十分细的晶粒或粉末状。电流密度很高时，晶体多半趋于金属离子密集那边生长，晶体呈树枝状或团粒状。同时，高电流密度导致H析出，2在极板上形成斑点，并且由于pH值局部增高而沉淀出氢氧化物或碱式盐。

金属电沉积温度温度的影响不尽相同，因为提升温度的同时可能产生对立影响。如提高温度有利于阴极的扩散并使电沉积均匀，但同时也有利于加快成核速率使沉积粗糙。如果氢的超电压降低，使得提高温度时易使H溢出，由2此带来的影响也比较突出。

金属电沉积金属电沉积装置：由阳极、阴极和隔膜构成的电解槽。板框压滤机式电解槽

金属电沉积金属电沉积装置电极材料的选用，首先要考虑电极不应被电解液及电解产物所腐蚀，不污染产物。阳极为提纯金属的粗制品，根据电解条件做成适当大小和形状。不溶性阳极材料及其使用条件最大电流密度阳极材料使用环境备注/(A/cm100102)铂酸性、碱性酸性、碱性酸性、中性在F中受侵蚀少量被侵蚀石墨58铅银（%）合金酸性、中性镍铜碱性碱性2010较镍易受侵蚀

金属电沉积