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新型铜缓蚀剂的缓蚀性能研究

作　者: 岳艳枝
导　师: 桑商斌；唐爱东
学　校: 中南大学
专　业: 分析化学
关键词: 铜 对羟基苯甲酸 磷酸三丁酯 自组装膜 腐蚀保护
分类号: TG174.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


铜在含有腐蚀介质的环境中非常容易发生腐蚀,合理使用缓蚀剂是防止金属及其合金发生腐蚀的有效办法。自组装技术的提出与发展为研究者探索开发新型铜缓蚀剂提出了一种新方法,在金属腐蚀和防护领域中具有非常重要的理论价值和应用潜力。本文利用自组装技术在铜电极表面分别制备了对羟基苯甲酸和磷酸三丁酯的自组装单分子膜,通过电化学极化曲线和交流阻抗法等方法研究了两种自组装单分子膜在0.1mol/L NaCl电解质溶液中对铜的缓蚀效率,对缓蚀膜在不同界面间的电荷传递电阻、电极的双电层电容、电极表面的腐蚀电位、腐蚀电流密度和膜的表面覆盖度进行了研究,讨论了自组装溶液的浓度、自组装体系的温度以及自组装时间对自组装膜的影响,并与苯并三氮唑对铜的缓蚀效果进行比较。结果发现：对羟基苯甲酸和磷酸三丁酯作为新型铜缓蚀剂,都可以在铜表面形成自组装膜。铜电极表面组装这两种自组装单分子膜后,可以改变电极表面的双电层结构,抑制了铜的阳极氧化和阴极还原过程,电极的双电层电容值减小,电荷传递电阻增大,交流阻抗谱测得对羟基苯甲酸自组装单分子膜在铜表面的覆盖度为70.8%,磷酸三丁酯的覆盖度为62.3%,极化曲线测得对羟基苯甲酸自组装膜对铜的缓蚀效率为73.4%,磷酸三丁酯的缓蚀效率为67.4%,苯并三氮唑自组装膜对铜的缓蚀效率为74.7%。和苯并三氮唑相比,说明对羟基苯甲酸形成的自组装膜膜层排列紧密,有效阻止了腐蚀离子与金属铜电极的接触,抑制了对铜的腐蚀作用,而且缓蚀效果优于磷酸三丁酯。对羟基苯甲酸和磷酸三丁酯在铜表面上的吸附过程为放热过程,其在铜表面上的吸附行为服从Langmuir吸附等温式,属于物理吸附。为了进一步提高缓蚀效率,在铜电极表面分别制备对羟基苯甲酸和苯并三氮唑以及磷酸三丁酯和苯并三氮唑的混合自组装膜,电化学测试结果表明：铜电极表面覆盖混合自组装膜后,电极的电荷传递电阻增大,腐蚀电流密度降低,缓蚀效率分别提高为89.1%和80.2%。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-26
  1.1 课题的研究背景及研究意义  8
  1.2 铜的腐蚀行为  8
  1.3 金属铜及合金的钝化处理  8-11
    1.3.1 无机钝化技术  9
    1.3.2 有机钝化技术  9-10
    1.3.3 自组装技术  10
    1.3.4 树脂涂层技术  10-11
  1.4 自组装单层膜的制备  11
  1.5 自组装单层膜的特点和类型  11-15
    1.5.1 自组装单层膜的特点  11
    1.5.2 自组装单层膜的类型  11-15
  1.6 自组装成膜条件  15
  1.7 分子自组装的主要技术  15-17
    1.7.1 化学吸附的自组装膜技术  15-16
    1.7.2 物理吸附的离子自组装膜技术  16
    1.7.3 旋涂方法  16
    1.7.4 基底上有机分子的自组装  16-17
    1.7.5 蒸发溶剂方法  17
    1.7.6 超分子高分子组装体  17
  1.8 自组装单分子膜的表征  17-18
  1.9 自组装单分子膜的电化学特征  18-22
    1.9.1 循环伏安法(Cyclic Voltammetry,CV)  18-19
    1.9.2 交流阻抗法(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)  19-20
    1.9.3 极化曲线法(Polarization Curve)  20-22
  1.10 自组装技术在金属腐蚀与防护中的研究进展  22-23
  1.11 自组装膜在其他领域的应用研究  23-24
    1.11.1 表面修饰  23
    1.11.2 传感器与生物反应器  23
    1.11.3 纳米反应器  23-24
    1.11.4 电子器件  24
  1.12 存在的问题和发展趋势  24-25
  1.13 本课题研究内容及创新点  25-26
第二章 对羟基苯甲酸在铜表面的自组装研究  26-43
  2.1 引言  26
  2.2 实验部分  26-27
    2.2.1 试剂和溶液  26
    2.2.2 电化学装置  26
    2.2.3 自组装膜的制备  26
    2.2.4 电化学测试  26-27
  2.3 结果与讨论  27-41
    2.3.1 电化学交流阻抗谱测试  27-31
    2.3.2 极化曲线测试  31-32
    2.3.3 对羟基苯甲酸与苯并三氮唑比较缓蚀效果  32-36
    2.3.4 对羟基苯甲酸和苯并三氮唑混合自组装膜的研究  36-39
    2.3.5 对羟基苯甲酸吸附行为的研究  39-41
  2.4 本章小结  41-43
第三章 磷酸三丁酯在铜表面的自组装研究  43-54
  3.1 引言  43
  3.2 实验部分  43-44
    3.2.1 试剂和溶液  43
    3.2.2 自组装膜的制备  43
    3.2.3 电化学测试  43-44
  3.3 结果与讨论  44-53
    3.3.1 交流阻抗谱测试  44-47
    3.3.2 极化曲线测试  47-48
    3.3.3 磷酸三丁酯与苯并三氮唑比较缓蚀效果  48-49
    3.3.4 磷酸三丁酯与苯并三氮唑混合自组装膜的研究  49-51
    3.3.5 磷酸三丁酯吸附行为研究  51-53
  3.4 本章小结  53-54
结论与展望  54-55
参考文献  55-64
致谢  64-65
攻读硕士学位期间主要的研究成果  65

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 防蚀理论
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