遠(yuǎn)離熱力學(xué)平衡條件下的電解沉積物復(fù)雜形態(tài)生長(zhǎng)機(jī)理的研究.pdf

1、在圓盤電解池中以不同濃度的CuSO<,4>水溶液為電解液,以環(huán)形細(xì)銅絲作陽(yáng)極.通過(guò)改變陰極與陽(yáng)極的位置以及陰極的幾何形狀,在電解池中獲得不同分布特性的電場(chǎng),用原子力顯微鏡觀察電解沉積物的微觀形貌,研究不均勻電場(chǎng)對(duì)電化學(xué)分枝狀沉積物生長(zhǎng)的影響規(guī)律,在此基礎(chǔ)上,從理論上分析電化學(xué)分形沉積屏蔽效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理及外加磁場(chǎng)影響電解沉積物生長(zhǎng)形貌的機(jī)理.在考慮到沉積物與陽(yáng)極之間的電解液中的電流與各沉積物分枝具有串聯(lián)關(guān)系并按各沉積物分枝分配的基礎(chǔ)上,建

2、立了電解池的等效電路模型.利用此模型對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,得到不均勻電場(chǎng)對(duì)分枝狀沉積物生長(zhǎng)的影響規(guī)律:(1)沉積過(guò)程中,強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域中生長(zhǎng)的沉積物分枝生長(zhǎng)速率比弱電場(chǎng)區(qū)域的要大;如果沉積物分枝兩側(cè)的電場(chǎng)強(qiáng)度不相同,則分枝向著電場(chǎng)強(qiáng)度較大的那一側(cè)彎曲生長(zhǎng).上述電場(chǎng)強(qiáng)度與沉積物分枝生長(zhǎng)速率通過(guò)正反饋機(jī)制在沉積過(guò)程中互相加強(qiáng),并在各分枝之間電流競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)上使得電解池中電場(chǎng)強(qiáng)度分布不均勻程度和分枝長(zhǎng)度差異隨沉積進(jìn)行而加大.(2)在濃度和電場(chǎng)分布不均

3、勻程度較大的情況下,電解液中發(fā)生明顯的對(duì)流現(xiàn)象.沉積物分枝順著對(duì)流的方向漂移,導(dǎo)致分枝彎曲或沉積物脫離陰極.在總結(jié)了不均勻電場(chǎng)對(duì)分枝狀沉積物形貌影響規(guī)律的基礎(chǔ)上,結(jié)合非平衡態(tài)熱力學(xué)的失穩(wěn)理論,分析了在電化學(xué)分形沉積中屏蔽效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理,認(rèn)為電解系統(tǒng)在遠(yuǎn)離平衡的沉積過(guò)程中,各種隨機(jī)因素使各沉積物生長(zhǎng)速率發(fā)生差異,屏蔽效應(yīng)就是這種差異通過(guò)沉積物分枝生長(zhǎng)速率差異與電解池中電場(chǎng)強(qiáng)度分布不均勻程度的正反饋機(jī)制和各分枝中沉積電流的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系得到放大的