新鲜铁表面锈蚀过程的拉曼光谱研究-上海师范大学学报.PDF

维普资讯 第 30卷第4期 上海师范大学学报(自然科学版) Vol_30mN 4 2001年 12月 JournalofShangh,dTeachersUnivPrsity(NaturalSciences) Dec 200 l 新鲜铁表面锈蚀过程的拉曼光谱研究 施建成，王桂华，王 欣，章宗穰 (上海师范大学生命与环境科学学院，上海 200234) 摘 要 ：实验采用共焦显微拉曼光谱技术测量水体系中的纯铁 电极表面，获得 了铁 电极 表面在激光照射下生成的氧化铁物种随时间而变的拉曼光谱 ，得到 了铁 电极表面在拉曼 光谱测量 中生成的锈蚀产物的结构变化过程． 美键词 ：拉 曼光谱；SERS；铁 电极 ；氧化铁 中图分类号：04416；0437．3 文献标识码：A 文章编号：1000—5137(2001)04—0062-1)5 0 引 言 铁作为一种应用极广泛的金属材料 ，在国民经济建设中具有举足轻重的作用 ，然而铁及其合金 的锈蚀造成的损失也十分严重．缓蚀剂分子因对铁有独特的防护作用而备受关注，以往对缓蚀作用 的研究通常采用稳态电化学测试方法 ，这些方法只能得到界面过程的平均宏观信息，需借助于数 学、物理方法等分析综合实验结果来推断其微观过程． FLEISCHM 于1987年应用欠 电位沉积和过电位沉积技术在铁表面上沉积银和在粗糙 的银 电 极表面上沉积铁来研究吡啶在它们表面上 的拉曼散射情况．ARAMAKI等也研究了某些有机化合 物吸附在铁表面的SERS谱 最近顾仁敖口 研究小组利用共焦显微拉曼系统获得镍表面吡啶吸附的拉曼光谱以及苯并三 氮唑，硫脲和苯基硫脲在铁表面吸附的拉曼光谱，为开展铁系金属表面缓蚀剂分子吸附的拉曼光谱 研究打下基础．但在研究中也发现由于铁较活泼，在室温下很易锈蚀，常见的锈蚀产物种类有FeO， Fe3O，‘ct-Fe2O3，7-Fe2O3，d—FeOOH，Fe00H，~FeOOH，~-FeOOH，而且它们的结构很易发生变 化．锈蚀层的生成干扰了缓蚀剂分子的吸附，另外常见的锈蚀产物 自身也产生拉曼散射，其拉曼谱 峰与吸附分子的峰叠加在一起，对谱图的解析造成干扰． 为了排除和弄清锈蚀产物的影响，以使缓蚀剂分子在铁表面吸附的拉曼光谱研究得以顺利进 行 ，有必要对铁表面锈蚀产物的拉曼光谱进行研究 本研究采用合适的体系和有效方法对铁表面进行粗糙化处理以制备具有新鲜活性的钱 电极表 面，然后采用共焦显微拉曼光谱技术测定纯铁表面锈蚀产物的拉曼光谱． 收{膏日期 ：2o01—01—12 基金项 目：上海市教育委员会 自然科学基金资助项 目 作者简介 ：施建成 (1968一)，男，上海师范大学生命与环境科学学院学院磋士研究生 ；王桂华 (1952一)，女，上海 师范大学生命和环境科学学院研究员． 维普资讯 第4期 施建成 ．王桂华 ．王 脯，等t新鲜锈表面锈蚀过程 的拉曼光潜研究 1 实验方法 拉曼光谱的测量采用法国DILOR公司的LabRam I型共焦显微拉曼系统 ，显微镜采用5O倍的 长焦距物镜 ，所用狭缝宽度为100bLm，共焦孔直径为1000Fm，信号采集时间60s，激发线为632．8rim 的He—Ne激光，功率为13mW，实验所用的试剂均为分析纯，溶液用两次蒸馏水配制 铁 电极在使用 前依次经6金相砂纸，lbLm，0．3bLm的A 【O。粉抛光并置于两次蒸馏水 中超声清洗．清洗后 的铁电 极表面 的粗糙化采用ORC法进行．粗糙化后表面颜色由光亮转为棕灰色 ，然后用两次蒸馏水清洗 ， 最后在铁电极表面加适量蒸馏水．在激光照射下每隔2min采一次谱 ，一直到表面锈蚀产物为稳定 的d—Fe2O为 IE． 2 结果和讨论 图1是铁电极表面锈蚀产物的拉曼光谱．由于铁的氧化物的不透明性，使激光只能照到表面层 的变化过程，所测得的为试样表面层的拉曼光谱． 从谱线 a可以看到，在激光照射的最初lmin里，由于铁电极表面尚未出现锈蚀反应