钢、铁表面缓蚀功能膜的研究-物理化学专业论文.docxVIP

原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 原创性声明 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式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名： 塑遣豸 日期：塞旦翌』：丛盔少 关于学位论文使用授权的声明 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。 (必威体育官网网址论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：虽避舞导师签名： 山东大掌博士掌位论文中文摘要 山东大掌博士掌位论文 中文摘要 纳米粒子具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效 应，呈现出许多独特的物理、化学性质，具有广阔的应用前景。自组装技 术是分子自发地在固体基底表面上形成有序分子膜的过程。这种通过化学 键自发形成的分子膜均匀致密，排列有序，热力学稳定性高，能够防止腐 蚀，减小摩擦，对金属表面具有很好的保护作用。将纳米粒子自组装为有 序结构的研究已引起了入们的广泛关注。自组装纳米粒子膜既具有自组装 膜的特点，又呈现出纳米材料的性质，具有独特的性能。 在化学镀液中加入纳米粒子，使纳米粒子与基质金属共沉积，可以得 到纳米复合化学镀层。与普通镀层相比，纳米复合镀层的性能更为优良， 诸如硬度、韧性、耐蚀性、耐磨性、抗高温氧化性等，对金属具有更好的 保护作用。 钢铁是工业中广泛应用的金属，但钢铁在使用环境中易被腐蚀，研究 防止钢铁腐蚀的有效方法，具有重要意义。目前，对金表面自组装分子膜 的研究比较深入，但对钢铁的研究相对较少，主要是由于钢铁容易氧化， 表面氧化膜的存在影响自组装过程。因此，选择合适的自组装杨质，探索 有效的自组装方法，在钢铁表面形成致密牢固的保护膜，实验测试自组装 膜的缓蚀性能，理论探讨自组装膜对钢铁的缓蚀机理，有重要的科学意义 和广泛的应用前景． 量子化学是研究缓蚀荆的分子结构与缓蚀性能关系的一种有效方法。 借助量子化学。可以模拟缓蚀剂与金属的作用形式，计算吸附过程的能量 变化，探讨缓蚀机理；还可以分析不同官能团对缓蚀性能的影响，为合成 高效缓蚀剂提供理论支持． 本文的研究目的在于用自组装技术在铁表面制各具有优良缓蚀性能 的薄膜．以及在钢铁表面进行化学镀镍，并且将用化学还原法制备的金纳 米粒子应用于这两种表面处理技术中．利用电化学阻抗谱(EIS)，X射线 山素大掌博士学位论文 山素大掌博士学位论文 光电子能谱(XPS)，扫描电子显微镜(SEM)。X射线衍射(XRD)和量子 化学等实验技术和理论方法，测试自组装膜的成分、形貌及缓蚀效率，研 究自组装膜的形成机理，为选择合适的自组装体系以及成膜条件提供实验 和理论依据；测试纳米复合镀层Ni—P，Au的硬度、组织、形貌、成分、耐 蚀性，拓展金属纳米粒子在化学镀中的应用。 1．金纳米粒子在铁表面自组装膜的研究 在油酸钠保护下，用NaBH4还原HAuCl44H20，制得了金纳米粒子溶 液，在紫外一可见吸收光谱中，金纳米粒子的的吸收峰出现在513nm．透 射电子显微镜(TEM)测试表明，金纳米粒子为不规则的球形，平均粒径为 12nm。 电化学阻抗谱实验表明，油酸钠分子和金纳米粒子均能在铁表面形成 自组装膜，但含有金纳米粒子的自组装膜对铁的缓蚀效果更好。油酸钠分 子和金纳米粒子在铁表面自组装1小时后，自组装膜在0．5 tool·dmd H2S04 溶液中对铁的缓蚀效率分别为65．8％和79．O％。XPS证实了金纳米粒子和 油酸钠分子在铁表面的吸附。由SEM观察得知，含金纳米粒子的自组装 膜比单纯油酸钠分子自组装膜更为致密。原因可能是在自组装膜的形成过 程中。金纳米粒子溶液中的油酸钠分子和金纳米粒子对膜缺陷的相互补充 作用． 油酸钠保护的金纳米粒子在铁表面形成自组装膜的可能方式有；稳定 剂油酸钠分子吸附在铁表面；金纳米粒子直接吸附在铁表面；油酸钠分子 包裹着金纳米粒子一起吸附在铁表面；借助于油酸分子的尾基相互作用形 成多层膜。金纳米粒子的存在加强了自组装膜的致密性。 2．1一甲基．S二巯基．1，2，3，4．四氮唑在铁表面自组装膜的制备和 表征 1·甲基·5．巯基．12，3，4．四氮唑是含有氮原子的杂环化合物，氮原子和 硫原子上都有孤对电子，可以填充过渡金属铁原子的空轨道，从而使1．甲 2 山隶大掌博士掌位论文基-5．巯基-1，2，3，4-四氮唑分子通过化学键吸附在铁表面．电化学阻抗