有机膦酸结构中碳原子化学环境的多变性，多种脱质子过程，具有与几乎所有的金属离子的配位能力，使得有机膦酸是构造新型功能材料的重要结构单元，在基础研究和工业应用领域具有潜在的理论意义和应用价值。有机膦酸化学作为配位化学的重要组成部分，拓宽了超分子化学，结晶工程，材料化学等领域的发展。金属有机膦酸化合物作为一种新颖的有机-无机杂化材料在修饰铜，铁，铝等金属材料方面已有广泛而深入的研究，并在分子-原子层面上解析了金属有机膦酸的结构特点和表面修饰机理。就我们所知，有机膦酸修饰镁及镁合金的报道很少。镁合金产业是绿色环保型产业，是性能优异的实用金属结构材料的候选。然而镁的极低的电极电位使得其具有很大的阳极溶解趋势，表面修饰方法可以抑制其离子化过程。研究有机膦酸修饰镁合金表面的性质及耐蚀行为，目标是为在分子水平上探索其抑制镁离子化过程的热力学和动力学问题累积实验数据。本论文主要内容包括以下五个方面。　　一.镁合金表面原位生长有机膦酸盐薄膜及耐蚀行为　　利用超声辅助的浸渍涂布方法，在AZ91D镁合金表面原位生长了氨基二乙酸亚甲基膦酸镁铝薄膜，其中包含具有纳米尺度的变形六边形板状颗粒。探索了其成膜机理及抑制镁合金离子化过程。塔菲尔极化曲线、电化学阻抗谱测量表明，修饰后的AZ91D镁合金的耐腐蚀行为依赖于浸渍所用的膦酸浓度、pH值、温度、时间等。在3.5％ NaCl溶液中，未修饰的AZ91D其腐蚀活化能是18.1 kJ·mol-1，而在1.5 mmol·L-1膦酸溶液中pH值分别是1.7、11.5时浸渍涂布有机膦酸盐薄膜后，AZ91D的腐蚀活化能分别是27.9、37.8 kJ·mol-1。氨基二乙酸亚甲基膦酸是AZ91D有效的具有负催化效应的缓蚀剂。　　二.镁合金耐蚀杂化涂层:4-羧基苯膦酸锶、钡　　4-羧基苯膦酸(4-cppH3)是可以提供5个配位O原子的五齿配体，与过渡金属形成配合物的报道较多，人们利用不同pH值、模板剂等反应条件制备了一系列的一维，二维，三维的4-羧基苯膦酸化合物。碱土金属4-羧基苯膦酸化合物的报道较少，我们以4-羧基苯膦酸(4-cppH3)作为配体，利用溶液法合成了2个碱土金属化合物Sr(4-cppH2)2(1)，Ba(4-cppH2)2(2)。化合物(1)具有链状结构，属于单斜晶系，C2/c空间群，不对称单元中包含1/2个Sr2+和1个4-cppH22-，Sr占据一扭曲的反四方棱镜配位环境，它的8个配位点被6个4-cppH22-配体的膦酸O原子占据。相邻的链间通过羧酸基团形成的氢键相连形成三维超分子结构;化合物(2)具有层状结构。属于单斜晶系，C2/c空间群，不对称单元中包含1个Ba2+和2个4-cppH22-，Ba也是8配位，它的8个配位点全部被6个4-cppH22-配体的膦酸O原子占据，无机链包含共边的{BaO8}多面体。层与层之间通过羧酸基团形成的氢键相连形成三维超分子结构。塔菲尔极化测量表明，这二个碱土金属化合物可以作为AZ91D镁合金的防护涂层材料，其中化合物(2)效果较好。　　三.镁合金表面金膜厚度控制的润湿性及耐蚀性:金硫醇组装的有机膦酸盐薄膜　　自然界中的一些生物界面的研究结果给予我们启迪，比如自清洁的“荷叶效应”，通过对生物界面的结构仿生可以实现结构与性能的统一。我们首先利用水热法在AZ91D镁合金表面原位生长具有一定粗糙度的对氟苯磷酸钛膜，该薄膜是接触角为0°的超亲水表面，与基底结合良好。然后在真空条件下沉积不同厚度的金膜，最后应用自组装法形成正十二硫醇金薄膜，获得了具有微米/纳米复合阶层结构的接触角大于160°的超疏水表面。实现了由超亲水到超疏水表面的转变。重要的是，其表面形貌随金膜厚度的变化而变化。金膜很薄时，微米/纳米尺度薄片呈平伏状，平躺在试样表面;金膜厚度增加时，平躺的微米/纳米尺度薄片开始向上倾斜，最后微米/纳米尺度薄片呈直立状，几乎垂直于基底。这样，在微米/纳米尺度薄片之间就会有很大多孔网络结构，其间可以容纳大量的空气增加气相面积分数，从而提高其疏水性能。接触角测量表明表面疏水性随金膜厚度的增加而增加，电化学测量表明其腐蚀电化学性质随金膜厚度的变化而变化。腐蚀电流密度随金膜厚度的增加而减小，电荷传递电阻随金膜厚度的增加而增加。表面的润湿行为和电化学行为可以通过金膜厚度有效调整。这种方法比较简单，可以推广到其他金属的表面修饰处理。　　四.铜硫醇修饰有机膦酸盐热敏粗糙薄膜的可逆润湿行为　　自然界的生物进化完成了宏观到微观的智能操纵的物质与过程，大自然巧夺天工的分子剪切和界面组装赋予生物体特殊的结构和功能，实现超强的适应环境变化的能力。受生物启发，人类合成制备了人工仿生智能材料，这些材料系统在外界刺激和周围环境变化影响下产生物理、化学、生物性质的动态可逆变化。温度、溶剂、pH值、离子强度、电场、光、磁场等外界刺激和环境变化可以实现仿生智能材料疏水-亲水的可逆变化。我们在AZ91D镁合金表面水热法原位生长对氟苯膦酸钛膜超亲水表面，然后在超亲水表面化学镀铜、银、金，随后应用自组装法形成正十二硫醇盐薄膜，其中最终涂有正十二硫醇铜的表面是接触角为152°的超疏水表面。有趣的是，该表面在温度升高时低表面能物质可以移除和常温时可以再组装，能够实现超亲水-超疏水的润湿行为的可逆变化7次。　　五.正交试验法优化有机膦酸盐在镁合金表面的耐蚀性　　液体对固体的润湿是常见的界面现象，润湿性是固体表面的一个重要特性。润湿性对大自然的生命活动和人类的日常生活、工农业生产会产生深刻的影响和重要的作用。我们利用正交试验法，优化了对甲基苯膦酸水热修饰镁合金的反应条件。研究发现，反应参数的影响顺序为反应温度，对甲基苯膦酸溶液浓度，反应时间。优化反应条件是:对甲基苯膦酸溶液浓度，10mM;反应温度，100℃;反应时间，24 h。修饰后的镁合金具有较大的接触角141°，较好的耐蚀性。利用水、DMF、丙酮为溶剂，苯基膦酸作为修饰物质，对镁合金进行水热、溶剂热反应。研究发现，苯基膦酸修饰镁合金具有溶剂效应。不同的溶剂，镁合金具有不同的表面形貌，不同的接触角和不同的耐蚀性。