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  smart一boy 2018-03-18 14:53:00

  簡述電極過程的三個階段并解釋何為電極過程的電化學(xué)動力學(xué)和擴(kuò)散動力學(xué) 1.金屬電沉積的基本歷程 金屬電沉積的陰極過程，一般由以下幾個單元步驟串聯(lián)組成： 液相傳質(zhì)：溶液中的反應(yīng)粒子，如金屬水化離子向電極表面遷移。 前置轉(zhuǎn)化：遷移到電極表面附近的反應(yīng)粒子發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，如金屬水化離子水化程度降低和重排;金屬絡(luò)離子配位數(shù)降低等。 電荷傳遞：反應(yīng)粒子得電子，還原為吸附態(tài)金屬原子。 電結(jié)晶：新生的吸附態(tài)金屬原子沿電極表面擴(kuò)散到適當(dāng)位置(生長點(diǎn))進(jìn)入金屬晶格生長，或與其他新生原子集聚而形成晶核并長大，從而形成晶體。 上述各個單元步驟中反應(yīng)阻力Z大、速度Z慢的步驟則成為電沉積過程的速度控制步驟。不同的工藝，因電沉積條件不同，其速度控制步驟也不相同。 2.金屬電沉積過程的特點(diǎn) 電沉積過程實(shí)質(zhì)上包括兩個方面，即金屬離子的陰極還原(析出金屬原子)過程和新生態(tài)金屬原子在電極表面的結(jié)晶過程〔電結(jié)晶前者符合一般水溶液中陰極還原過程的基本 規(guī)律，但由于在電沉積過程中，電極表面不斷生成新的晶體，表面狀態(tài)不斷變化，使得金 屬陰極還原過程的動力學(xué)規(guī)律復(fù)雜化;后者則遵循結(jié)晶過程的動力學(xué)基本規(guī)律，但以金屬原子的析出為前提，同時又受到陰極界面電場的作用。因二者相互依存、相互影響，造成 了金屬電沉積過程的復(fù)雜性和不同于其他電極過程的一些特點(diǎn)。 與所有的電極過程一樣，陰極過電位是電沉積過程進(jìn)行的動力。然而，在電沉積過程中，金屬的析出不僅需要一定的陰極過電位，即只有陰極極化達(dá)到金屬析出電位時才 能發(fā)生金屬離子的還原反應(yīng);而且在電結(jié)晶過程中，在一定的陰極極化下，只有達(dá)到一定的臨界尺寸的晶核，電結(jié)晶過程才能穩(wěn)定存在。凡是達(dá)不到臨界尺寸的晶核會重新溶解。 而陰極過電位越大，晶核生成功越小，形成晶核的臨界尺寸才能減小，這樣生成的晶核既小又多，結(jié)晶才能細(xì)致。所以，陰極過電位對金屬析出和金屬電結(jié)晶都有重要影響，并Z 終影響到電沉積層的質(zhì)量。 雙電層的結(jié)構(gòu)，特別是粒子在緊密層中的吸附對電沉積過程有明顯影響。反應(yīng)粒子和非反應(yīng)粒子的吸附，即使是微量的吸附，都將在很大程度上既影響金屬的陰極析出速度和位置，又影響隨后的金屬結(jié)晶方式和致密性，因此是影響鍍層結(jié)構(gòu)和性能的重要因素。 沉積層的結(jié)構(gòu)、性能與電結(jié)晶過程中新晶粒的生長方式和過程密切相關(guān)，同時與電極表面(基體金屬表面)的結(jié)晶狀態(tài)密切相關(guān)。例如，不同的金屬晶面上，電沉積的電化學(xué)動力學(xué)參數(shù)可能不同。

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