论文部分内容阅读
目前,缓蚀剂是抑制金属腐蚀最有实用价值的方法之一,并且随着环境保护和安全意识的加强,人们逐渐把研究的重点放在了绿色无毒试剂的研究中。植酸是一类对人体无毒环境友好的金属缓蚀剂,可在金属表面形成一层致密的单分子有机保护膜防止金属的腐蚀。AMT被认为是铜等金属良好的防锈剂,在不同化学环境中,可以不同的异构体存在,这势必影响其在金属表面的自组装行为、结构和性能,值得在分子水平做进一步的研究。
表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman SCactering,SERS)光谱技术是一种高灵敏度的表面分析技术,被广泛用于研究界面吸附作用方式、分子界面取向和吸附态变化。自组装单层(Self-assembled monolayem,SAMs)是通过分子与基底以及分子间的物理化学作用,自发构成的一类热力学稳定、排列规则的单层膜,具有均匀一致,高密堆积和低缺陷等特点。交流阻抗是一种常用的电化学测试技术,该方法具有频率范围广、对体系扰动小的特点,是一种敏感的检测手段,是研究电极过程动力学、电极表面现象以及测定固体电解质电导率的重要工具,现已广泛用于电极表面修饰层的表征。
利用表面增强拉曼散射光谱技术、PM3量子化学振动计算方法和电化学方法,考察稀土阳离子Ce<3+>及金属阳离子Ca<2+>对银电极上植酸自组装单层构型的影响和缓蚀协同效应。实验结果表明,在pH=2.4和pH=1.3的酸性介质中,植酸分子是以六个磷酸酯键中的两个自组装于银表面;当有阳离子存在时,由于发生络合反应,转变为由三个磷酸酯键作用在银电极的吸附方式。后者的植酸单层结构进一步提高了抗腐蚀能力。
将SERS技术与SAMs方法联用研究金属缓蚀剂AMT在银电极上的吸附行为。从原位SERS光谱图中可以看出,经过20小时的自组装过程能够得到稳定的AMT单分子层,并且AMT最终是以环和巯基上的两个硫原子和氨基上的氮原子以倾斜的方式吸附于电极表面。原位光谱电化学实验说明,随着所加电位的负移,AMT分子从倾斜的吸附方式变成较为平躺的方式。电化学交流阻抗实验证明了AMT单层的防腐性能,通过拟和得到的电路图为R(Q(R(QR)))。
调节AMT溶液的酸碱度,通过SERS光谱分别考察不同pH条件下 AMT在金溶胶颗粒及银电极上的自组装行为。实验结果表明,pH变化并不能改变AMT在金溶胶中的吸附方式;而在银电极上,当pH值分别为1,13和7时,AMT是以两种构型吸附在电极表面的。通过电化学交流阻抗实验得出,pH=7的AMT自组装单分子层比pH=13的单分子层防腐能力更强。