贻贝足丝蛋白与二氧化钛纳米颗粒对锌和镀锌钢缓蚀效应的研究

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减缓金属及其合金的腐蚀是人类长期以来为之努力的世界性问题。添加缓蚀剂是减缓金属腐蚀最有效的方法之一。但传统的缓蚀剂常因对环境和人体有害而被禁止或限制使用,因此亟需发展无毒、环境友好的缓蚀剂。  贻贝蛋白(MAP)是从海洋中的贻贝类生物提取的,是一种“绿色”、安全的天然缓蚀剂,具有减缓腐蚀速率和长期保护金属的功能。然而在锌与镀锌钢表面制备蛋白膜层时,腐蚀产物的堆积以及锌的高溶解性限制了其应用,为此,本文在锌和镀锌钢表面成功制备了一种含有贻贝蛋白Mefp-1与纳米二氧化钛的新复合膜层,可有效防护锌的腐蚀。  锌金属发生腐蚀产生的腐蚀产物由于其体积变化不大可成为阻挡层来减缓进一步腐蚀。铁表面镀锌不仅可对铁基底起到阻挡层作用,还能作为一种牺牲阳极的作用保护钢铁基底金属,使钢铁免遭腐蚀。电化学方法经常用于研究锌金属与镀锌钢的腐蚀过程。电化学阻抗(EIS)已被证明是一种研究金属腐蚀过程以及缓释性能的强有力方法,本文采用EIS研究了所制备的Mefp-1膜层在不同条件下对锌金属与镀锌钢腐蚀过程和缓释性能的影响。结果表明:纳米TiO2和Mefp-1复合膜层作为腐蚀防护层,可提高膜层阻抗,增强长时间浸泡的腐蚀保护效果。动电位极化曲线测量结果表明了蛋白膜层可使锌金属及其合金开路电位(OCP)正移,降低腐蚀活性,增强耐腐蚀防性,虽然涂覆纳米TiO2和Mefp-1复合膜层的锌合金开始的电位稍有负移,但随后发生正移并保持稳定。  由于纯锌过于活泼,容易腐蚀,我们采用TiCl4溶液先在其表面制备了一层很薄的纳米TiO2薄膜,而后制备Mefp-1膜层。红外反射吸收光谱(IRAS)测量结果表明,蛋白膜层成功沉积在纯锌金属表面。通过扫描电镜(SEM)对电化学测试前后样品的表面形貌进行表征,结果表明,TiO2纳米颗粒可沉积在锌的表面,形成致密膜层。经过电化学测试发现,空白样品发生了严重的腐蚀,而处理样品则表现出良好的形貌,表明了复合膜层提供了有效的保护效果。  本文初步结果表明,采用纳米TiO2薄膜作为第一层阻挡层,蛋白膜层作为第二层防蚀膜层可显著降低锌和镀锌钢的腐蚀活性,实现有效的腐蚀防护。
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