電化學方法應用前言

電化學是物理化學的一門重要分支學科，電化學方法、原理在金屬電解精煉、濕法電冶煉、電鑄、電鍍、材料表面處理、化學電源、材料腐蝕與防護、水處理、新材料制備、電分析等諸多領域都有重要的應用，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起重要的促進作用。

本書的前身《應用電化學》是本校應用化學專業(yè)的專業(yè)選修課教材，1994年由青島海洋大學出版社出版。隨著科學技術的發(fā)展，電化學應用領域迅速擴展，新的科研成果不斷出現(xiàn)，本書是在應用電化學原有傳統(tǒng)內(nèi)容的基礎上，補充了諸多新內(nèi)容而成。主要內(nèi)容包括金屬電解精煉、金屬電鍍、金屬電鑄、金屬濕法電冶煉、金屬及非金屬表面處理方法、有機電合成、電化學在廢水處理中的應用、電化學在材料腐蝕與防護方面的應用、電化學在化學電源方面的應用及電化學在納米材料制備方面的應用等內(nèi)容。本書收集的內(nèi)容中反映了電化學應用最新的文獻報道及本書各位作者本人的部分科研成果。

首都機械廠張欣義高工撰寫第5章，青島科技大學的王光信教授撰寫本書第7章，青島海洋大學杜敏副教授和中國科學院海洋研究所李焰研究員撰寫本書第8章，青島海洋大學曹曉燕副教授撰寫本書第9章和第4章第4節(jié)，青島海洋大學高榮杰副教授撰寫本書第10章，其余由陳國華教授撰寫并最后統(tǒng)稿完成此書。

青島海洋大學張增輝高工為本書繪制部分插圖，我的學生侯進、王麗莎、穆振軍參加了本書部分書稿的打印和編排工作。青島澳柯瑪新能源技術有限公司熊俊威工程師幫助審閱本書第9章。中國科學院海洋研究所侯保榮研究員為本書第8章提供豐富的科研成果素材。作者在此表示衷心感謝。

由于作者水平有限，書中不妥或錯誤之處在所難免，敬請同行與讀者批評指正。

青島海洋大學陳國華

2002年10月15日

本書在介紹電化學方法及其原理的基礎上，全面介紹了電化學方法在金屬電解精煉、濕法電冶煉、金屬電鑄、金屬電鍍、金屬與非金屬制品表面處理、電致變色材料、廢水治理、有機電合成、材料腐蝕與防護、化學電源及納米材料制備等領域的應用，將基本原理和方法與實際及未來的應用緊密結合起來。

ISBN:ISBN 7-5025-4236-1

作者:陳國華,王光信

印刷日期:2004-3-1

出版日期:2003-2-1

精裝平裝_開本_頁數(shù):平裝16開,359頁

第1章　金屬電沉積過程的基本原理與概念1

1.1金屬電沉積的定義與范疇1

1.2金屬電沉積過程的主要特征及其研究方法1

1.3法拉第定律和電流效率2

1.4金屬離子在陰極的電沉積3

1.4.1金屬離子在陰極電沉積的可能性3

1.4.2簡單金屬離子的還原過程4

1.4.3金屬絡離子的陰極還原過程5

1.4.4金屬在陰極共沉積6

1.5金屬電結晶過程理論與模型10

1.6金屬電沉積過程中的陰極極化作用和超電勢13

1.6.1受擴散控制的濃差極化特征13

1.6.2受電化學反應步驟控制的電化學極化特征15

1.6.3受濃差極化和電化學極化聯(lián)合控制的極化特征17

1.6.4電結晶超電勢18

1.7電流和金屬電沉積物在陰極表面的分布22

1.7.1電解液的分散能力和覆蓋能力22

1.7.2金屬電沉積時陰極上電流的分布23

1.7.3測定陰極電流分布的裝置25

1.7.4改善陰極電流分布的機械措施26

1.7.5微觀分散能力26

1.8影響金屬電沉積的因素27

1.8.1金屬基體及其表面性質(zhì)27

1.8.2電解液性質(zhì)28

1.8.3工藝因素的影響35

1.9金屬陽極與陽極過程39

1.9.1金屬陽極正常溶解與自溶解39

1.9.2金屬陽極的鈍化40

思考題42

參考文獻43

第2章　金屬的電解精煉和濕法電冶金44

2.1銅的電解精煉44

2.1.1概述44

2.1.2銅電解精煉過程的理論基礎45

2.1.3銅的電解精煉工藝學49

2.2由銅合金電解制銅54

2.3從礦石中電解提取銅——銅的濕法電冶金55

2.4銀的電解精煉56

2.4.1精煉銀的理論基礎56

2.4.2精煉銀的工藝學57

2.4.3泥渣和電解液的處理58

2.4.4廢飾銀的電解58

2.5金的電解精煉58

2.5.1電解精煉金的理論基礎59

2.5.2金的電解工藝學60

2.6鋅的濕法電冶金61

2.6.1濕法電解制鋅的一般流程61

2.6.2電解鋅的理論基礎61

2.6.3影響電流效率的因素62

2.6.4鋅的電解離析工藝學63

2.7電解法制取金屬粉末64

思考題66

參考文獻66

第3章　金屬電鍍67

3.1電鍍銅68

3.1.1硫酸鹽鍍銅69

3.1.2氰化物鍍銅72

3.1.3焦磷酸鹽鍍銅74

3.1.4有機膦酸鹽鍍銅——HEDP鍍銅77

3.2電鍍銀80

3.2.1鍍銀預處理方法80

3.2.2氰化鍍銀82

3.2.3硫代硫酸鹽鍍銀83

3.2.4煙酸鍍銀85

3.2.5防止鍍銀層變色的措施86

3.3電鍍金87

3.3.1氰化物鍍金88

3.3.2檸檬酸鹽酸性鍍金89

3.3.3亞硫酸鹽堿性鍍金90

3.4電鍍鋅91

3.4.1氰化物鍍鋅91

3.4.2酸性鍍鋅92

3.4.3氨三乙酸"para" label-module="para">

3.4.4堿性鋅酸鹽鍍鋅96

3.4.5鋅鍍層的鈍化和漂白處理98

3.5電鍍鎳100

3.5.1鎳鍍層概論100

3.5.2鍍鎳過程的電極反應和極化曲線100

3.5.3普通鍍鎳配方及工作條件101

3.5.4光亮鍍鎳的配方及工作條件102

3.5.5多層鍍鎳102

3.5.6鍍黑鎳105

3.6電鍍鉻105

3.6.1鉻鍍層性質(zhì)與鍍鉻工藝特點105

3.6.2鍍鉻電極反應和極化曲線106

3.6.3幾種鍍鉻液配方及工作條件108

3.6.4三價鉻鍍液鍍鉻110

3.6.5鍍黑鉻110

3.7電鍍銅錫合金111

3.7.1概述111

3.7.2氰化物鍍銅錫合金112

3.7.3焦磷酸鹽"para" label-module="para">

3.7.4HEDP鍍銅錫合金114

3.8電鍍仿金115

3.8.1概述115

3.8.2氰化鍍液仿金鍍116

3.8.3HEDP鍍液鍍仿金117

3.8.4焦磷酸鹽鍍仿金118

3.8.5仿金鍍后表面處理118

3.9電鍍金合金118

3.9.1鍍金銀合金(鍍清色金)119

3.9.2鍍金銅合金(鍍混色金)119

3.9.3鍍金鎳合金120

思考題120

參考文獻121

第4章　金屬制品與非金屬制品表面

處理方法122

4.1金屬制件表面磨光122

4.2金屬制件表面拋光122

4.2.1機械拋光123

4.2.2電化學拋光123

4.2.3化學拋光126

4.3金屬制件表面除油127

4.3.1有機溶劑除油128

4.3.2化學除油128

4.3.3電化學除油129

4.3.4擦拭除油130

4.3.5滾筒除油130

4.4金屬制件表面侵蝕與緩蝕130

4.4.1常用的侵蝕劑130

4.4.2常用的緩蝕劑131

4.4.3金屬零件侵蝕液舉例131

4.5金屬制件表面除油除銹一步法133

4.6金屬制件電鍍前表面預處理的一般流程133

4.7銅及其合金表面著色133

4.7.1純銅著黑色或藍黑色134

4.7.2純銅著銅綠色134

4.7.3純銅著紅色134

4.7.4黃銅著黑色134

4.7.5黃銅著古綠色135

4.7.6黃銅著藍色135

4.7.7黃銅著紅色135

4.8鋼鐵表面著色135

4.8.1金屬熔液氧化著色135

4.8.2發(fā)藍著色135

4.8.3陽極氧化著色136

4.8.4硫化法著色136

4.8.5鉻酸氧化法著色137

4.8.6酸性重鉻酸鉀氧化法著色137

4.9銀及銀合金表面著色137

4.10鋁及其合金的表面氧化138

4.10.1概述138

4.10.2鋁及其合金的化學氧化138

4.10.3鋁及其合金的陽極氧化139

4.11鋁及其合金氧化膜的染色與電解著色140

4.11.1鋁及其合金氧化膜的化學染色法140

4.11.2鋁及其合金氧化膜的電解著色142

4.11.3鋁及其合金的陽極氧化膜的

封閉處理143

4.12鋼鐵件的表面磷化144

4.12.1概述144

4.12.2磷化膜生成機理144

4.12.3磷化工藝流程145

4.12.4鋼鐵件的磷化方法145

4.12.5磷化后處理147

4.13非金屬材料表面電化學處理方法147

4.13.1概述147

4.13.2玻璃和陶瓷的電鍍148

4.13.3ABS塑料電鍍150

4.14電致變色材料NiOxHy研究進展153

4.14.1電致變色材料簡介153

4.14.2NiOxHy電致變色材料的制備154

4.14.3NiOxHy膜的電致變色機理155

4.14.4材料性能及其影響因素156

思考題158

參考文獻159

第5章　電鑄160

5.1型模(芯模)的制造160

5.2非金屬型模表面覆蓋導電層161

5.3金屬型模表面覆蓋分離層162

5.4在型模表面金屬電沉積(電鑄或電成型)162

5.4.1銅電鑄163

5.4.2鎳電鑄163

5.4.3電鑄的主要設備164

5.5電鑄件脫模165

思考題165

參考文獻165

第6章　電化學方法在治理廢水中的應用166

6.1內(nèi)電解法處理廢水166

6.1.1內(nèi)電解法處理印染廢水166

6.1.2內(nèi)電解法處理含油廢水169

6.2電解凝聚法處理廢水169

6.2.1電解絮凝法處理印染廢水170

6.2.2電解絮凝法處理織布廠廢水170

6.2.3電解絮凝法處理造紙廢水170

6.2.4電解絮凝法處理有機廢水171

6.3電解氣浮法處理廢水173

6.4電化學氧化法處理廢水175

6.4.1直接氧化法處理廢水175

6.4.2間接氧化法處理廢水180

6.5電還原法處理廢水180

6.5.1鉻離子去除180

6.5.2重金屬回收181

6.5.3氯代烴還原脫氯181

6.5.4銅氰絡合物電鍍廢液治理181

6.6電滲析法處理廢水182

6.6.1電滲析除鹽原理182

6.6.2電滲析器內(nèi)過程183

6.6.3電滲析設備183

6.6.4電滲析器電流效率計算185

6.6.5電滲析器本體電耗計算186

6.6.6電滲析技術在苦咸水和海水淡化中的應用186

6.6.7電滲析處理酸性廢水186

6.6.8電滲析處理赤泥堿性廢水186

6.6.9電滲析法處理Na2SO4廢水187

6.6.10電滲析法處理造紙黑液187

6.7水處理藥劑的電化學合成187

6.7.1高效聚合氯化鋁的電化學合成187

6.7.2電解海水產(chǎn)生氯氣和次氯酸鈉用于滅殺生物和細菌188

6.7.3電化學合成H2O2188

6.7.4電解法制備ClO2189

思考題189

參考文獻190

第7章　有機電合成192

7.1概述192

7.1.1有機電合成的發(fā)展簡況192

7.1.2有機電合成的特點193

7.2原理與裝置194

7.2.1電極上發(fā)生的反應194

7.2.2電解裝置196

7.2.3間接電合成198

7.3有機電合成的操作方法201

7.3.1電流與電壓的控制201

7.3.2循環(huán)伏安法202

7.3.3有機電合成效果的監(jiān)測203

7.4各類有機化合物的電合成反應205

7.4.1烴的電合成205

7.4.2醇和酚的電合成207

7.4.3醛、酮和醌的電合成208

7.4.4羧酸的電合成209

7.4.5胺類的電合成211

7.4.6金屬有機化合物的電合成213

7.4.7有機鹵化物的電合成214

7.4.8其他有機化合物的電合成216

7.5有機電合成的技術進展217

7.5.1配對電合成法217

7.5.2自發(fā)有機電合成219

7.5.3消耗電極的有機電合成220

7.5.4金屬"_blank" href="/item/聚合物電解質(zhì)/22291425" data-lemmaid="22291425">聚合物電解質(zhì)復合電極法有機電合成221

7.6有機電合成的應用223

7.6.1己二腈的電合成223

7.6.2四乙基鉛的電合成225

7.6.3對氟苯甲醛的電合成226

7.6.4對氨基苯酚的電合成229

7.6.5對苯二酚的電合成230

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

7.6.7C1化合物的電固定231

7.6.8功能高分子材料的電合成233

7.6.9生物資源的電化學變換234

思考題239

參考文獻239

第8章　電化學在材料腐蝕與防護方面的應用241

8.1電化學腐蝕原理與分類241

8.1.1金屬電極電勢與金屬穩(wěn)定性241

8.1.2腐蝕原電池242

8.1.3電化學腐蝕分類及其影響因素244

8.2電化學腐蝕研究方法249

8.2.1常規(guī)腐蝕試驗250

8.2.2化學測量技術254

8.2.3特殊腐蝕形態(tài)的研究方法261

8.3防腐材料與金屬表面處理防腐266

8.3.1選材267

8.3.2金屬表面處理267

8.4緩蝕劑與緩蝕處理防腐270

8.4.1緩蝕劑分類270

8.4.2緩蝕劑作用機理271

8.4.3海水介質(zhì)中緩蝕劑研究273

8.5金屬及其構筑物的陽極保護法273

8.5.1陽極保護原理273

8.5.2陽極保護主要參數(shù)273

8.5.3陽極保護應用舉例274

8.6金屬及其構筑物的陰極保護法274

8.6.1陰極保護原理274

8.6.2陰極保護的種類及特點276

8.6.3陰極保護參數(shù)277

8.6.4陰極保護設計279

8.7金屬及其構筑物陰極保護實例285

8.7.1陳山碼頭鋼樁外加電流陰極 保護285

8.7.2黃島鋼管樁碼頭外加電流陰極 保護288

8.7.3海水管道外加電流保護290

8.7.4海水冷凝塔犧牲陽極保護293

8.7.5遙測浮標犧牲陽極保護296

8.7.6鋼浮筏犧牲陽極保護299

8.8金屬及其構筑物的陰極保護新進展302

8.8.1犧牲陽極的發(fā)展302

8.8.2外加電流陰極保護的發(fā)展303

8.8.3陰極保護的發(fā)展方向303

思考題303

參考文獻303

第9章　電化學在化學電源中的應用305

9.1化學電源基本概念305

9.1.1化學電源的歷史與發(fā)展305

9.1.2化學電源的工作原理306

9.1.3化學電源的性能指標306

9.2鋅錳電池308

9.2.1概述308

9.2.2高銨型與高鋅型鋅錳電池309

9.2.3鋅錳電池的生產(chǎn)工藝及主要電性能310

9.2.4堿性鋅錳電池312

9.2.5二次鋅錳電池313

9.3銀鋅電池和鋅汞電池314

9.3.1銀鋅電池314

9.3.2鋅"para" label-module="para">

9.4鉛酸蓄電池317

9.4.1概述317

9.4.2電池工作機理318

9.4.3極板的制造及電池的裝配319

9.4.4新型免維護鉛酸蓄電池——閥控式鉛酸蓄電池320

9.4.5鉛酸蓄電池的性能及維護322

9.5鎳鎘電池324

9.5.1概述324

9.5.2鎳隔電池的工作原理324

9.5.3鎳鎘電池的密封機理326

9.5.4鎳鎘電池的制作326

9.5.5鎳鎘電池的性能327

9.6鎳氫電池328

9.6.1概述328

9.6.2貯氫合金材料328

9.6.3鎳氫電池的制作329

9.7鋰電池330

9.7.1概述330

9.7.2鋰電池的正極活性物質(zhì)及

電解液332

9.7.3有機電解質(zhì)溶液電池333

9.7.4鋰"_blank" href="/item/固體電解質(zhì)/8582287" data-lemmaid="8582287">固體電解質(zhì)電池335

9.7.5常溫鋰二次電池336

9.8鋰離子二次電池336

9.8.1概述336

9.8.2LIB的工作機理及特點

(鋰離子嵌入"para" label-module="para">

9.8.3鋰離子電池的負極材料337

9.8.4鋰離子電池的正極340

9.8.5鋰離子電池的電解液342

9.8.6鋰離子電池的結構343

思考題345

參考文獻345

第10章　電化學方法在制備納米材料

中的應用347

10.1納米材料的特征348

10.2納米材料的應用349

10.3納米材料的制備350

10.4電化學方法用于制備納米材料350

10.4.1電化學方法制備納米晶體的

優(yōu)點350

10.4.2電沉積納米晶體的獨特性能351

10.4.3脈沖電沉積納米晶體的優(yōu)點351

10.4.4電化學法制備納米晶體的影響

因素351

10.5電化學方法制備納米材料的實例352

10.5.1直流電沉積納米晶體353

10.5.2交流電沉積納米晶體353

10.5.3脈沖電沉積納米晶體355

10.5.4復合共沉積納米晶體356

10.5.5噴射電沉積納米晶體356

10.5.6單槽電沉積與多槽電沉積納米

晶體357

10.6電化學法制備納米晶體的發(fā)展

前景358

思考題359

參考文獻3592100433B