铜、铁表面组装磷酸酯类缓蚀功能分子膜实验技术的研究.pdf

山东大学博士学位论文铜、铁表面组装磷酸酯类缓蚀功能分子膜实验技术的研究姓名：郭文娟申请学位级别：博士专业：物理化学指导教师：陈慎豪20070416论文作者签名：社日论文作者签名：兰馨交奉导师签名：论文作者签名：让墨釜导师签名：原创性声明式标明。本声明的法律责任由本人承担。关于学位论文使用授权的声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。Ｃ苈畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑中文摘要是活性分子通过化学键相互作用自发吸附在固一液或气一固界面而形成的具有一定取向、排列紧密的有序分子膜是热力学稳定体系。固体暴露在活性分子的溶液或气氛中便可自发形成自组装膜它不要求无水或真空等特殊环境也不需要特殊仪器。自组装膜因其在室温和常压条件下即可形成且制备方法简单易行形成的膜致密有序所以作为一种方便的成膜方法在工业和生活中具有广泛的应用前景领域涉及到金属缓蚀、传感器制备、纳米材料科学、生物化学、医学等。特别是在金属腐蚀与防护领域自组装膜技术已经成为一种新的金属表面修饰技术发挥着越来越重要的作用。铜、铁是重要的商用金属被广泛地应用于建筑业、化学工业、电子工业、航空航天等领域但它们的化学性质较为活泼暴露在空气或水中很容易被氧化。因此铜、铁的腐蚀与防护问题是腐蚀科学领域一个亟待解决的重要问题已经引起科学家们的广泛关注。从金属腐蚀与防护的研究角度选择合适的有机化合物在铜、铁表面进行自组装并迸一步研究各种因素对成膜效果的影响从而改进自组装实验技术具有重要的理论指导意义和应用价值。本论文的研究目的是找出合适的分子改善实验技术在铜、铁表面制备优良的具有缓蚀功能的自组装膜有效地将金属与外界环境隔离开来达到对金属腐蚀防护的效果。并研究各种成膜因素例如浓度、自组装时间等对缓蚀效率的影响从而寻找到一条较好的自组装成膜途径。实验中选用磷酸酯类化合物在经过预处理的铜、铁金属表面进行自组装通过电化学实验技术测试了腐蚀电位、电荷传递电阻、腐蚀电流密度、双电层电容等参数从而得到自组装膜在电极上的表面覆盖度反映自组装膜覆盖的铜、铁电极在腐蚀性溶液中的缓蚀效果。并用湎吖獾缱幽芷和傅里叶变换红外光谱缺砻娣治黾际对膜的成分进行测定验证有机物在电极表面的吸附行为。扫拙电子显微镜观测了自组装膜覆盖的电极表砷涂瞻椎缂ū砻娴男蚊睮矧可以直接观测到膜对自组装膜丛底的保护效果。分子模拟方法仡分子水上提供了自纠装成膜分子在电极表面山东大学博：宦畚的吸附信息进一步解释了实验结果还转而为选择、设计和合成一系列新型、低毒的自组装膜化合物提供一定的理论性指导。本实验在自组装过程中首次添加磁场条件突破了传统的仅采用浸泡自组装成膜的技术改善了自组装膜的质量从而为拓宽自组装膜技术提供了一个新思路。电化学实验测试研究了磁场强度对自组装膜成膜效果的影响。测试结果表明磁场的添加大大增加了自组装膜的电荷传递电阻有利于形成较为完善的自组装膜提高膜的缓蚀效率。且缓蚀效率随磁场强度的增加而增大。本实验还制备了混合自组装膜。实验结果证明混合膜的形成有利于改善单一自组装膜中存在的缺陷有效提高了自组装膜的缓蚀效率。论文的主要研究内容、研究结果如下：砻孀宰樽傲姿崛阴和磷酸三苯酯。的硝酸溶液中刻蚀后获得洁净的铜表面。在预处理过的铜电极表面分别制备蚑自组装膜。电化学阻抗谱测试结果显示随着组装时问的延长电荷传递电阻增大双电层电容减小常相位角元件的指数翟龃螅佣得髂さ母哺嵌仍龃螅菏葱试黾印＞咛謇此担琓和子在铜上自组装膜的形成过程可以分为最初的快速吸附和随后的慢速重排过程。在最初的∈蹦冢宰樽澳さ牡绾纱ǖ莸缱杩焖僭黾樱琓自组装膜的覆盖度达到了．ィ琓自组装膜的覆盖度达到了．ァＫ婧蟮氖奔涠文冢さ母盖度继续增加但增加速度缓慢。从∈钡小时再到小时宰装膜的覆盖度增加为．ィ％而宰樽澳さ母哺嵌纫苍黾游％．ァＷ宰樽笆奔湮∈笔保さ母哺嵌确炊杂屑跣