水溶液电解和熔盐电解资料PPT精品课件

2021/3/1
8
金属电沉积
电解液的组成及浓度 电金流属密电度沉积 的影响因素 温度
2021/3/1
9
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
2021/3/1
板框压滤机式电解槽
2021/3/1
15
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
阳极材料
使用环境
最大电流密度 /(A/cm2)
备注
铂
酸性、碱性
100
石墨
酸性、碱性 酸性、中性
2021/3/1
5
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 M为析出物的原子量。
=
NAe
=96500
C·mol-1；
2021/3/1
六 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
水溶液中可能 氰化物溶液中可以电沉
电沉积出来
积出来
2021/3/1
4
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。
水溶液电解和 熔盐电解
材料工程 杨浩田
160
2021/3/1
1
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。
金属离子还原可能性规律
ⅠA ⅡA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
三 Na Mg
Al Si P S Cl Ar
四 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
五 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pb Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
2021/3/1
2
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
2021/3/1
3
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。
10 5
在F中受侵蚀 少量被侵蚀
铅银（%）合金 酸性、中性
8
镍
碱性
20
铜
碱性
10
较镍易受侵蚀
2021/3/1
16
金属电沉积
金属电沉积装置
阴极一般要使用其面积比阳极面积大一圈的电极。
如果沉积金属状态致密且光滑，可用平板阴极，当其沉 积到一定厚度后，将其剥下。
如沉积物为粗糙、树枝状、针状、粉状或海绵状时，可 在电解过程中连续或间歇地刮下，或连续地加以敲击振 动，使沉积物落于下方。
无光如法滑从黏。Ag附NO。3溶当液加电入解CNA-，g时用，A沉g(C积N)物2电由解大时晶，体沉组积成物，坚经固常
因此，电ห้องสมุดไป่ตู้Au、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。
2021/3/1
12
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， 晶在体极呈板树上枝形状成或斑团点粒，状并。且同由时于p，H高值电局流部密增度高导而致沉H淀2析出出氢， 氧化物或碱式盐。
可将阴极制成直径10cm-20cm的圆筒状曲面，用削刮器 搜刮捕集金属粉末。
2021/3/1
17
金属电沉积
金属电沉积装置
电解有时必须将阳极和阴极用隔膜隔开，选用隔膜的要 求：不被电解液所侵蚀，有适当的孔隙度、厚度、透过 系数、电阻以及ζ电位，有适当的机械强度等性能。
工业上常用的隔膜材料及使用条件
电解用隔膜材料 石棉板 烧磁板 合成高分子材料 棉布 耐腐蚀条件 中性碱性 酸性中性 酸性中性碱性 中性
2021/3/1
13
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。 此如带果来氢的的影超响电也压比降较低突，出使。得提高温度时易使H2溢出，由
2021/3/1
14
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。
6
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；
2021/3/1
7
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。
10
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。
2021/3/1
11
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。