导　　师： 曾振欧;赵国鹏

学科专业： H1704

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 本文研究了IR-TA钛基DSA阳极在硫酸盐溶液和氯化物溶液电解过程中的电化学行为，硫酸盐溶液分别以湿法冶金电解提取金属、铜箔电解和电镀的溶液为研究对象，氯化物溶液主要以酸性蚀刻液为研究对象。
　　 实验通过测量IR-TA钛基DSA阳极在酸性硫酸盐溶液的极化曲线研究其电化学行为。酸性硫酸盐溶液在IR-TA钛基DSA阳极上析氧反应的过电位仍然较大，电极过程发生电化学极化，其动力学规律遵循TAFEL关系。然而，在K-TA钛基DSA阳极上析氧反应的过电位远低于TI基镀PT阳极、PB-AG阳极和PB阳极而电催化活性好。酸性硫酸盐溶液采用钛基DSA阳极电解时，溶液PH值和电解温度升高，阳极析氧反应的过电位降低；溶液中金属离子不同时析氧反应的过电位略有不同，但金属离子浓度不影响其过电位。IR-TA钛基DSA阳极在酸性硫酸盐溶液中有较长的使用寿命，但镀液添加剂、氯离子可使涂层阳极的使用寿命明显缩短；电镀前处理液会侵蚀钛基DSA阳极的氧化物涂层表面，但对涂层阳极的使用寿命影响不大。
　　 研究结果表明，在湿法冶金中从硫酸盐溶液中电解提取金属、采用酸性硫酸盐溶液的铜箔电解和各种电镀工艺中，采用IR-TA钛基DSA阳极进行电解可以显著降低电解能耗。
　　 实验通过测量IR-TA钛基DSA阳极在酸性氯化物溶液的极化曲线研究了CU+离子氧化成CU2+离子的电化学行为。在CU+离子浓度为10G/L以下溶液中，CU+离子氧化成CU2+离子的过电位较小，电极过程发生液相传质控制的浓差极化，极化曲线出现阳极极限电流密度。阳极极限电流密度与溶液中CU+离子浓度呈直线关系，而CU+离子浓度一定时又与温度的负一次方成直线关系。对含有CU+离子的酸性蚀刻液采用IR-TA钛基DSA阳极进行电化学氧化再生时，不需添加任何氧化剂物质，控制其电流密度低于CU+离子阳极氧化的极限电流密度，其电流效率可达100％而不析出氯气。
　　 为了确定酸性蚀刻液的蚀刻速度与CU+离子浓度的关系和指示电化学氧化再生过程中溶液CU+离子浓度的变化，实验以饱和甘汞电极为参比电极测量了酸性蚀刻液中含有不同CU+离子浓度时的氧化还原电极电位(ORP)。结果表明，酸性蚀刻液的氧化还原电极电位随溶液中CU+离子浓度的增加而降低，遵循能斯特公式。溶液总CU浓度变化不大或CU2+离子浓度较高且变化不大时，氧化还原电极电位与CU+离子浓度的对数成正比。酸性蚀刻液中的溶解氧、CU2+离子、CL离子、H+离子浓度和温度的变化都会影响氧化还原电极电位，但测量的最大误差不超过0.9％。酸性蚀刻液的蚀刻速度也与溶液中CU+离子浓度或氧化还原电极电位有关，酸性蚀刻液的蚀刻能力随CU+离子浓度降低和氧化还原电极电位的升高而增大。
　　 研究结果表明，酸性蚀刻液采用IR-TA钛基DSA阳极进行电化学氧化再生有利于环境保护，通过测量酸性蚀刻液的氧化还原电极电位可以实现蚀刻过程与电化学氧化再生过程的自动控制。

关 键 词： 酸性蚀刻液 电解工艺 钛基阳极 电化学行为 湿法冶金 电催化活性

分 类 号： [O646.542]

领　　域： [理学] [理学]