电化学方法应用

本书在介绍电化学方法及其原理的基础上，全面介绍了电化学方法在金属电解精炼、湿法电冶炼、金属电铸、金属电镀、金属与非金属制品表面处理、电致变色材料、废水治理、有机电合成、材料腐蚀与防护、化学电源及纳米材料制备等领域的应用，将基本原理和方法与实际及未来的应用紧密结合起来。

第1章　金属电沉积过程的基本原理与概念1

1.1金属电沉积的定义与范畴1

1.2金属电沉积过程的主要特征及其研究方法1

1.3法拉第定律和电流效率2

1.4金属离子在阴极的电沉积3

1.4.1金属离子在阴极电沉积的可能性3

1.4.2简单金属离子的还原过程4

1.4.3金属络离子的阴极还原过程5

1.4.4金属在阴极共沉积6

1.5金属电结晶过程理论与模型10

1.6金属电沉积过程中的阴极极化作用和超电势13

1.6.1受扩散控制的浓差极化特征13

1.6.2受电化学反应步骤控制的电化学极化特征15

1.6.3受浓差极化和电化学极化联合控制的极化特征17

1.6.4电结晶超电势18

1.7电流和金属电沉积物在阴极表面的分布22

1.7.1电解液的分散能力和覆盖能力22

1.7.2金属电沉积时阴极上电流的分布23

1.7.3测定阴极电流分布的装置25

1.7.4改善阴极电流分布的机械措施26

1.7.5微观分散能力26

1.8影响金属电沉积的因素27

1.8.1金属基体及其表面性质27

1.8.2电解液性质28

1.8.3工艺因素的影响35

1.9金属阳极与阳极过程39

1.9.1金属阳极正常溶解与自溶解39

1.9.2金属阳极的钝化40

思考题42

参考文献43

第2章　金属的电解精炼和湿法电冶金44

2.1铜的电解精炼44

2.1.1概述44

2.1.2铜电解精炼过程的理论基础45

2.1.3铜的电解精炼工艺学49

2.2由铜合金电解制铜54

2.3从矿石中电解提取铜——铜的湿法电冶金55

2.4银的电解精炼56

2.4.1精炼银的理论基础56

2.4.2精炼银的工艺学57

2.4.3泥渣和电解液的处理58

2.4.4废饰银的电解58

2.5金的电解精炼58

2.5.1电解精炼金的理论基础59

2.5.2金的电解工艺学60

2.6锌的湿法电冶金61

2.6.1湿法电解制锌的一般流程61

2.6.2电解锌的理论基础61

2.6.3影响电流效率的因素62

2.6.4锌的电解离析工艺学63

2.7电解法制取金属粉末64

思考题66

参考文献66

第3章　金属电镀67

3.1电镀铜68

3.1.1硫酸盐镀铜69

3.1.2氰化物镀铜72

3.1.3焦磷酸盐镀铜74

3.1.4有机膦酸盐镀铜——HEDP镀铜77

3.2电镀银80

3.2.1镀银预处理方法80

3.2.2氰化镀银82

3.2.3硫代硫酸盐镀银83

3.2.4烟酸镀银85

3.2.5防止镀银层变色的措施86

3.3电镀金87

3.3.1氰化物镀金88

3.3.2柠檬酸盐酸性镀金89

3.3.3亚硫酸盐碱性镀金90

3.4电镀锌91

3.4.1氰化物镀锌91

3.4.2酸性镀锌92

3.4.3氨三乙酸"para" label-module="para">

3.4.4碱性锌酸盐镀锌96

3.4.5锌镀层的钝化和漂白处理98

3.5电镀镍100

3.5.1镍镀层概论100

3.5.2镀镍过程的电极反应和极化曲线100

3.5.3普通镀镍配方及工作条件101

3.5.4光亮镀镍的配方及工作条件102

3.5.5多层镀镍102

3.5.6镀黑镍105

3.6电镀铬105

3.6.1铬镀层性质与镀铬工艺特点105

3.6.2镀铬电极反应和极化曲线106

3.6.3几种镀铬液配方及工作条件108

3.6.4三价铬镀液镀铬110

3.6.5镀黑铬110

3.7电镀铜锡合金111

3.7.1概述111

3.7.2氰化物镀铜锡合金112

3.7.3焦磷酸盐"para" label-module="para">

3.7.4HEDP镀铜锡合金114

3.8电镀仿金115

3.8.1概述115

3.8.2氰化镀液仿金镀116

3.8.3HEDP镀液镀仿金117

3.8.4焦磷酸盐镀仿金118

3.8.5仿金镀后表面处理118

3.9电镀金合金118

3.9.1镀金银合金(镀清色金)119

3.9.2镀金铜合金(镀混色金)119

3.9.3镀金镍合金120

思考题120

参考文献121

第4章　金属制品与非金属制品表面

处理方法122

4.1金属制件表面磨光122

4.2金属制件表面抛光122

4.2.1机械抛光123

4.2.2电化学抛光123

4.2.3化学抛光126

4.3金属制件表面除油127

4.3.1有机溶剂除油128

4.3.2化学除油128

4.3.3电化学除油129

4.3.4擦拭除油130

4.3.5滚筒除油130

4.4金属制件表面侵蚀与缓蚀130

4.4.1常用的侵蚀剂130

4.4.2常用的缓蚀剂131

4.4.3金属零件侵蚀液举例131

4.5金属制件表面除油除锈一步法133

4.6金属制件电镀前表面预处理的一般流程133

4.7铜及其合金表面着色133

4.7.1纯铜着黑色或蓝黑色134

4.7.2纯铜着铜绿色134

4.7.3纯铜着红色134

4.7.4黄铜着黑色134

4.7.5黄铜着古绿色135

4.7.6黄铜着蓝色135

4.7.7黄铜着红色135

4.8钢铁表面着色135

4.8.1金属熔液氧化着色135

4.8.2发蓝着色135

4.8.3阳极氧化着色136

4.8.4硫化法着色136

4.8.5铬酸氧化法着色137

4.8.6酸性重铬酸钾氧化法着色137

4.9银及银合金表面着色137

4.10铝及其合金的表面氧化138

4.10.1概述138

4.10.2铝及其合金的化学氧化138

4.10.3铝及其合金的阳极氧化139

4.11铝及其合金氧化膜的染色与电解着色140

4.11.1铝及其合金氧化膜的化学染色法140

4.11.2铝及其合金氧化膜的电解着色142

4.11.3铝及其合金的阳极氧化膜的

封闭处理143

4.12钢铁件的表面磷化144

4.12.1概述144

4.12.2磷化膜生成机理144

4.12.3磷化工艺流程145

4.12.4钢铁件的磷化方法145

4.12.5磷化后处理147

4.13非金属材料表面电化学处理方法147

4.13.1概述147

4.13.2玻璃和陶瓷的电镀148

4.13.3ABS塑料电镀150

4.14电致变色材料NiOxHy研究进展153

4.14.1电致变色材料简介153

4.14.2NiOxHy电致变色材料的制备154

4.14.3NiOxHy膜的电致变色机理155

4.14.4材料性能及其影响因素156

思考题158

参考文献159

第5章　电铸160

5.1型模(芯模)的制造160

5.2非金属型模表面覆盖导电层161

5.3金属型模表面覆盖分离层162

5.4在型模表面金属电沉积(电铸或电成型)162

5.4.1铜电铸163

5.4.2镍电铸163

5.4.3电铸的主要设备164

5.5电铸件脱模165

思考题165

参考文献165

第6章　电化学方法在治理废水中的应用166

6.1内电解法处理废水166

6.1.1内电解法处理印染废水166

6.1.2内电解法处理含油废水169

6.2电解凝聚法处理废水169

6.2.1电解絮凝法处理印染废水170

6.2.2电解絮凝法处理织布厂废水170

6.2.3电解絮凝法处理造纸废水170

6.2.4电解絮凝法处理有机废水171

6.3电解气浮法处理废水173

6.4电化学氧化法处理废水175

6.4.1直接氧化法处理废水175

6.4.2间接氧化法处理废水180

6.5电还原法处理废水180

6.5.1铬离子去除180

6.5.2重金属回收181

6.5.3氯代烃还原脱氯181

6.5.4铜氰络合物电镀废液治理181

6.6电渗析法处理废水182

6.6.1电渗析除盐原理182

6.6.2电渗析器内过程183

6.6.3电渗析设备183

6.6.4电渗析器电流效率计算185

6.6.5电渗析器本体电耗计算186

6.6.6电渗析技术在苦咸水和海水淡化中的应用186

6.6.7电渗析处理酸性废水186

6.6.8电渗析处理赤泥碱性废水186

6.6.9电渗析法处理Na2SO4废水187

6.6.10电渗析法处理造纸黑液187

6.7水处理药剂的电化学合成187

6.7.1高效聚合氯化铝的电化学合成187

6.7.2电解海水产生氯气和次氯酸钠用于灭杀生物和细菌188

6.7.3电化学合成H2O2188

6.7.4电解法制备ClO2189

思考题189

参考文献190

第7章　有机电合成192

7.1概述192

7.1.1有机电合成的发展简况192

7.1.2有机电合成的特点193

7.2原理与装置194

7.2.1电极上发生的反应194

7.2.2电解装置196

7.2.3间接电合成198

7.3有机电合成的操作方法201

7.3.1电流与电压的控制201

7.3.2循环伏安法202

7.3.3有机电合成效果的监测203

7.4各类有机化合物的电合成反应205

7.4.1烃的电合成205

7.4.2醇和酚的电合成207

7.4.3醛、酮和醌的电合成208

7.4.4羧酸的电合成209

7.4.5胺类的电合成211

7.4.6金属有机化合物的电合成213

7.4.7有机卤化物的电合成214

7.4.8其他有机化合物的电合成216

7.5有机电合成的技术进展217

7.5.1配对电合成法217

7.5.2自发有机电合成219

7.5.3消耗电极的有机电合成220

7.5.4金属"_blank" href="/item/聚合物电解质/22291425" data-lemmaid="22291425">聚合物电解质复合电极法有机电合成221

7.6有机电合成的应用223

7.6.1己二腈的电合成223

7.6.2四乙基铅的电合成225

7.6.3对氟苯甲醛的电合成226

7.6.4对氨基苯酚的电合成229

7.6.5对苯二酚的电合成230

7.6.6L"_blank" href="/item/半胱氨酸/4789920" data-lemmaid="4789920">半胱氨酸的电合成231

7.6.7C1化合物的电固定231

7.6.8功能高分子材料的电合成233

7.6.9生物资源的电化学变换234

思考题239

参考文献239

第8章　电化学在材料腐蚀与防护方面的应用241

8.1电化学腐蚀原理与分类241

8.1.1金属电极电势与金属稳定性241

8.1.2腐蚀原电池242

8.1.3电化学腐蚀分类及其影响因素244

8.2电化学腐蚀研究方法249

8.2.1常规腐蚀试验250

8.2.2化学测量技术254

8.2.3特殊腐蚀形态的研究方法261

8.3防腐材料与金属表面处理防腐266

8.3.1选材267

8.3.2金属表面处理267

8.4缓蚀剂与缓蚀处理防腐270

8.4.1缓蚀剂分类270

8.4.2缓蚀剂作用机理271

8.4.3海水介质中缓蚀剂研究273

8.5金属及其构筑物的阳极保护法273

8.5.1阳极保护原理273

8.5.2阳极保护主要参数273

8.5.3阳极保护应用举例274

8.6金属及其构筑物的阴极保护法274

8.6.1阴极保护原理274

8.6.2阴极保护的种类及特点276

8.6.3阴极保护参数277

8.6.4阴极保护设计279

8.7金属及其构筑物阴极保护实例285

8.7.1陈山码头钢桩外加电流阴极 保护285

8.7.2黄岛钢管桩码头外加电流阴极 保护288

8.7.3海水管道外加电流保护290

8.7.4海水冷凝塔牺牲阳极保护293

8.7.5遥测浮标牺牲阳极保护296

8.7.6钢浮筏牺牲阳极保护299

8.8金属及其构筑物的阴极保护新进展302

8.8.1牺牲阳极的发展302

8.8.2外加电流阴极保护的发展303

8.8.3阴极保护的发展方向303

思考题303

参考文献303

第9章　电化学在化学电源中的应用305

9.1化学电源基本概念305

9.1.1化学电源的历史与发展305

9.1.2化学电源的工作原理306

9.1.3化学电源的性能指标306

9.2锌锰电池308

9.2.1概述308

9.2.2高铵型与高锌型锌锰电池309

9.2.3锌锰电池的生产工艺及主要电性能310

9.2.4碱性锌锰电池312

9.2.5二次锌锰电池313

9.3银锌电池和锌汞电池314

9.3.1银锌电池314

9.3.2锌"para" label-module="para">

9.4铅酸蓄电池317

9.4.1概述317

9.4.2电池工作机理318

9.4.3极板的制造及电池的装配319

9.4.4新型免维护铅酸蓄电池——阀控式铅酸蓄电池320

9.4.5铅酸蓄电池的性能及维护322

9.5镍镉电池324

9.5.1概述324

9.5.2镍隔电池的工作原理324

9.5.3镍镉电池的密封机理326

9.5.4镍镉电池的制作326

9.5.5镍镉电池的性能327

9.6镍氢电池328

9.6.1概述328

9.6.2贮氢合金材料328

9.6.3镍氢电池的制作329

9.7锂电池330

9.7.1概述330

9.7.2锂电池的正极活性物质及

电解液332

9.7.3有机电解质溶液电池333

9.7.4锂"_blank" href="/item/固体电解质/8582287" data-lemmaid="8582287">固体电解质电池335

9.7.5常温锂二次电池336

9.8锂离子二次电池336

9.8.1概述336

9.8.2LIB的工作机理及特点

(锂离子嵌入"para" label-module="para">

9.8.3锂离子电池的负极材料337

9.8.4锂离子电池的正极340

9.8.5锂离子电池的电解液342

9.8.6锂离子电池的结构343

思考题345

参考文献345

第10章　电化学方法在制备纳米材料

中的应用347

10.1纳米材料的特征348

10.2纳米材料的应用349

10.3纳米材料的制备350

10.4电化学方法用于制备纳米材料350

10.4.1电化学方法制备纳米晶体的

优点350

10.4.2电沉积纳米晶体的独特性能351

10.4.3脉冲电沉积纳米晶体的优点351

10.4.4电化学法制备纳米晶体的影响

因素351

10.5电化学方法制备纳米材料的实例352

10.5.1直流电沉积纳米晶体353

10.5.2交流电沉积纳米晶体353

10.5.3脉冲电沉积纳米晶体355

10.5.4复合共沉积纳米晶体356

10.5.5喷射电沉积纳米晶体356

10.5.6单槽电沉积与多槽电沉积纳米

晶体357

10.6电化学法制备纳米晶体的发展

前景358

思考题359

参考文献3592100433B

ISBN:ISBN 7-5025-4236-1

作者:陈国华,王光信

印刷日期:2004-3-1

出版日期:2003-2-1

精装平装_开本_页数:平装16开,359页

电化学是物理化学的一门重要分支学科，电化学方法、原理在金属电解精炼、湿法电冶炼、电铸、电镀、材料表面处理、化学电源、材料腐蚀与防护、水处理、新材料制备、电分析等诸多领域都有重要的应用，对国民经济的发展起重要的促进作用。

本书的前身《应用电化学》是本校应用化学专业的专业选修课教材，1994年由青岛海洋大学出版社出版。随着科学技术的发展，电化学应用领域迅速扩展，新的科研成果不断出现，本书是在应用电化学原有传统内容的基础上，补充了诸多新内容而成。主要内容包括金属电解精炼、金属电镀、金属电铸、金属湿法电冶炼、金属及非金属表面处理方法、有机电合成、电化学在废水处理中的应用、电化学在材料腐蚀与防护方面的应用、电化学在化学电源方面的应用及电化学在纳米材料制备方面的应用等内容。本书收集的内容中反映了电化学应用最新的文献报道及本书各位作者本人的部分科研成果。

首都机械厂张欣义高工撰写第5章，青岛科技大学的王光信教授撰写本书第7章，青岛海洋大学杜敏副教授和中国科学院海洋研究所李焰研究员撰写本书第8章，青岛海洋大学曹晓燕副教授撰写本书第9章和第4章第4节，青岛海洋大学高荣杰副教授撰写本书第10章，其余由陈国华教授撰写并最后统稿完成此书。

青岛海洋大学张增辉高工为本书绘制部分插图，我的学生侯进、王丽莎、穆振军参加了本书部分书稿的打印和编排工作。青岛澳柯玛新能源技术有限公司熊俊威工程师帮助审阅本书第9章。中国科学院海洋研究所侯保荣研究员为本书第8章提供丰富的科研成果素材。作者在此表示衷心感谢。

由于作者水平有限，书中不妥或错误之处在所难免，敬请同行与读者批评指正。

青岛海洋大学陈国华

2002年10月15日