含哒嗪功能结构酰胺醚类化合物的合成及其缓蚀性能的实验评价与理论模拟

为了解决碳钢在工业应用中的腐蚀状况,设计合成了3种含哒嗪功能结构的酰胺醚类化合物(PCAE).采用电化学分析和表面测试等实验方法探究了其在1 mol/L盐酸中对碳钢的缓蚀性能,结果表明,PCAE是以抑制阳极为主的混合型缓蚀剂,PCAE1和PCAE2浓度为500 mg/L时缓蚀率分别为96.8%和93.1%,而PCAE3在100 mg/L时缓蚀率即可达到96.5%.PCAE在碳钢表面以化学吸附为主,符合Langmuir等温式,在缓蚀剂作用下的碳钢表面腐蚀坑明显减少,粗糙度曲线趋于平缓.量子化学计算结果表明,PCAE的结构中含有大量活性吸附位点,PCAE3分子最低未占据轨道(LUMO)接受金属电子形成反馈键的能力更占优势,其支链取代基中的C_(2pz)和羰基O_(2pz)对LUMO轨道的贡献较大.

Al-Ga-In-Sn-Si合金阳极及海水溶解氧电池的电化学性能

通过Ga、In和Sn低熔点合金元素改性,成功制备了高负电位高活化Al-Ga-In-Sn-Si合金阳极,通过材料表征和电化学测试研究了Al-Ga-In-Sn-Si合金的腐蚀行为和电化学性能,并与碳纤维刷-石墨烯-铂(Pt-G@CFB)催化阴极搭建了海水溶解氧电池,考察了室内静态海水环境和实际海洋环境下电池不同恒电阻的长周期放电性能。结果表明,Al-Ga-In-Sn-Si合金的自腐蚀电位为-1.613 V(vs.Ag/AgCl),自腐蚀电流密度为1.431 mA/cm^(2)。随着负载电阻的增加,电池电压上升,在室内静态和实海动态海水中2000Ω的负载下海水溶解氧电池平均放电电压最高,分别为1.73和1.78 V,在1000Ω的负载下平均能量密度最大,分别为549.85和653.44 Wh/kg。

质子交换膜燃料电池服役环境对TA1腐蚀行为的影响

选用纯钛(钛金属牌号TA1)为实验基材,通过动电位、恒电位、电化学阻抗谱(EIS)和模拟工况测试等方法研究了运行环境(温度、pH值、气体氛围)和运行工况(电位和模拟工况时长)对其腐蚀行为的影响,并利用光学显微镜(OM)、能量色散X射线能谱(EDX)、X射线光电子能谱(XPS)、界面接触电阻(ICR)、接触角和表面粗糙度等测试方法,对不同时长模拟工况测试后TA1基材的表面形貌和性能进行了分析.结果表明,运行环境和运行工况对TA1耐蚀性均有影响,在10 h模拟工况测试后,TA1基材表面氧化层的堆积提高了其耐蚀性,腐蚀电流密度从2.62μA/cm^(2)降至0.94μA/cm^(2);其导电性和疏水性显著降低,与商用碳纸之间的ICR值从31.75 mΩ·cm^(2)增加至333.17 mΩ·cm^(2),接触角从86.28°减小至68.04°.

以聚丙烯酰胺为电解液添加剂稳定金属锌负极

水系锌离子电池因具有成本低廉和安全性高等优点而被认为是极具前景的储能体系。金属锌因具备高的理论体积比容量和较低的氧化还原电位,可以直接用作水系锌离子电池负极,但金属锌负极存在自腐蚀和锌枝晶生长等问题,导致电池循环寿命缩短,严重制约了其实际应用。本工作设计了一种聚丙烯酰胺(PAM)聚合物作为锌离子电池的电解液添加剂,结果显示在2 g/L PAM添加剂电解液体系中电池表现出最优的循环性能,在5 mA/cm^(2)、1 mAh/cm^(2)时锌-锌对称电池能稳定循环2800 h,进一步的电化学测试和扫描电子显微镜表征证明PAM添加剂能够很好地抑制金属锌枝晶和减轻锌电极腐蚀。该工作为通过功能性电解质添加剂设计高性能的水系电解液添加剂提供了一种新思路。

CeO_(2)@Ni(OH)_(2)/CC复合电极材料的制备及其性能的研究

以柔性碳纤维(CC)为基底,采用化学镀法和电化学沉积法负载Ni(OH)_(2),并对其制备条件进行优化,得到性能良好的Ni(OH)_(2)/CC复合材料,再以电化学方法对Ni(OH)_(2)/CC进行稀土掺杂改性,制备出CeO_(2)@Ni(OH)_(2)/CC复合电极材料。采用透射电镜(TEM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱分析(XPS)等测试对样品的形貌、组成以及结构进行分析;稳定性测试结果表明电极材料的比电容量呈先上升后稳定的趋势,电容保持率为164.76%;10 mA/cm^(2)的恒电流充放电时,CeO_(2)@Ni(OH)_(2)/CC的比电容高达872 mF/cm^(2)。

C@TiO_(2)/CC阵列材料的制备及其电容性能的研究

采用水热法在碳布(CC)基底上生长TiO_(2)三维阵列纳米材料。以葡萄糖作为碳源,制备得到C@TiO_(2)/CC纳米复合材料。利用X-粉末衍射仪、场发射扫描电子显微镜、X-光电子能谱仪对其结构、组成、形貌进行分析。利用电化学工作站对材料的电容性能进行测试,实验结果表明,在10 mV/s的扫速下,其质量比电容可达1208 mF/g。在5000次循环充放电后,其电容保持率可达96%。说明该纳米复合材料具有大的比电容和长期稳定性。

浅析水工钢闸门防腐失效因素和机理

水工钢闸门作为水利工程建筑的重要组成部分,其日常的防腐蚀维护工作不可忽视。本文对不同运行环境下的水工钢闸门的腐蚀情况及失效机理进行分析探究,研究水工钢闸门防腐失效原因,从而探索提升水工钢闸门防腐效果的途径,减少因防腐失效造成的经济损失。

铁碳微电解协同过硫酸盐深度处理焦化废水

文章分析了铁碳微电解协同过硫酸盐处理焦化废水过程中,过硫酸盐(PS)投加量、铁碳质量比、铁碳总投加量、反应时间、初始p H等因素对处理效果的影响,结果表明:反应时间为150 min,PS投加量为10 mmol/L,m(Fe0)∶m(AC)=3∶2,铁碳总投加量为0.125 g,pH为6~7的条件下,COD的去除效果较好,最大去除率可达78.68%,能够实现焦化废水的深度处理。

脱合金制备纳米多孔金属在植入领域研究进展

纳米多孔金属因其特殊的结构带来的优异性能,在催化和能源等领域得到了广泛的应用。在医用植入领域,具有微/纳米尺度双连续多孔结构的仿生材料也逐渐引起重视,但目前传统的成型工艺很难实现该类结构的制备。近年来,由于纳米多孔金属与人体骨骼中的多孔结构类似且具有良好的综合性能,开始被尝试引入医用植入领域以获得新型金属植入材料。现有研究发现,纳米多孔结构的金属材料在力学与生物学上均有着相对较好的性能表现,故在植入领域有着极大的应用潜力。聚焦于脱合金制备纳米多孔金属,系统综述了该类纳米多孔金属在植入领域的研究进展。首先介绍了常见的金属植入材料,然后重点阐述了脱合金法制备纳米多孔金属植入材料的具体制备工艺,并基于所制备的纳米多孔金属具有的结构特征列举了该类结构金属在植入领域的具体应用形式,最后对纳米多孔金属在植入领域的发展前景进行了展望。

幅值步进的电流波形对3D-AAO结构的影响

阳极氧化过程中使用不同的电流波形可以调制阳极氧化铝(AAO)多孔结构。使用电流幅值逐渐增加的改良间断锯齿状脉冲在磷酸电解液中对铝片进行脉冲阳极氧化,制备了孔径和周期长度都逐渐增加的3D-AAO纳米孔结构。通过改变幅值步进(ΔI)和周期时间(T)可以精确控制3D-AAO纳米孔的几何结构。结果表明,随着ΔI的增加,得到了三种不同的纳米孔结构,且周期结构调制越来越明显。通过改变T,发现若T太小,则不足以形成与电流波形形状对应的微观结构。随着T的增大,会出现周期内分层的“Y”型分支纳米孔结构,且可能在一个周期内出现两个分支。分支长度随着电流幅值的增加而增加。通过分析阳极氧化电压-时间(U-T)图像发现,一个周期内氧化电压有两个极大值和极小值,极大值和极小值的比值决定了一个周期纳米孔的分支个数。这些新颖和定制的纳米结构可以广泛应用于光子晶体、药物传递,传感等领域。

胆碱基氨基酸离子液体对AZ91D镁合金在NaCl溶液中的缓蚀性能

合成了三种胆碱基水溶性离子液体(ILs),即[Ch][MOPS]、[Ch][Phe]和[Ch][Trp]。研究了在0.5%NaCl溶液中,这三种ILs缓蚀剂对AZ91D镁合金的缓蚀性能。电化学测试结果表明,这三种缓蚀剂均对AZ91D镁合金表现出良好的缓蚀性能,缓蚀效率依次为[Ch][MOPS]<[Ch][Phe]<[Ch][Trp]。在缓蚀剂浓度为0.7 mmol/L时,[Ch][Trp]的缓蚀效率最高可达87.1%。结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等系列表征测试,分析了三种阴离子的结构特点,并且提出了在ILs存在下AZ91D镁合金表面形成均匀颗粒保护膜的机制,为AZ91D镁合金提供了良好的缓蚀保护作用。

三维Y(OH)_(3)@Ni(OH)_(2)/CC复合材料的制备及其作为柔性超级电容器电极性能的研究

以碳布(CC)为基底,采用化学沉积、恒电位极化及电化学沉积法制备出Ni(OH)_(2)/CC复合材料和Y(OH)_(3)@Ni(OH)_(2)碳纤维复合材料(Y(OH)_(3)@Ni(OH)_(2)/CC)。以X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试研究样品的结构、表面形貌和化学组成;利用电化学工作站的循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等技术对样品的电化学性能进行研究。实验结果表明,该复合材料经恒电流50 mA/cm^(2)充放电测试,其面积比电容为1017 mF/cm^(2),CV循环1000圈其面积比电容相对于初始面积比电容的保持率为167%。

吡咯烷二硫代氨基甲酸铵自组装膜对铜的缓蚀作用

吡咯烷二硫代氨基甲酸铵(APDTC)是一种环境友好型金属缓蚀剂,以其在铜表面制备了自组装单分子膜(SAMs),用电化学方法研究在0.5mol·L-1HCl介质中APDTCSAMs对铜的缓蚀作用及其吸附行为.结果表明,APDTC分子易在铜表面形成稳定的APDTCSAMs,改变了电极表面的双电层结构,SAMs同时抑制了铜的阳极氧化过程和阴极还原过程,铜电极的电荷转移电阻明显提高,双电层电容明显降低.电化学阻抗和极化曲线测试结果显示,在0.5mol·L-1HCl介质中,铜表面APDTCSAMs表现出良好的缓蚀效果.研究结果还表明,APDTC的吸附行为符合Langmuir吸附等温式,吸附机理是介于化学吸附和物理吸附之间的一种吸附.

纳米多孔铝阳极氧化膜的形成机理研究

为探讨多孔铝阳极氧化膜的形成机理,研究了不同气压条件下铝在磷酸溶液中的阳极氧化过程,发现在真空下进行阳极氧化,氧气析出非常明显。通过测定不同气压下的阳极氧化曲线,分析了致密膜向多孔氧化铝膜的转化和生长过程,结果显示氧气析出是导致氧化膜从致密膜向多孔膜转变的主要原因。提出了在氧化膜/电解液界面上氧气分子的聚集是造成表面条纹的新观点。通过氧化膜断面的SEM形貌表征,首次发现多孔膜的主孔道中存在分孔道。分孔道的产生说明析氧反应不但在致密膜/电解液界面发生,而且在多孔膜孔壁/电解液界面也同时发生。

苯并三氮唑和磷酸钠对锌的协同缓蚀

采用静态失重法、动电位极化曲线法、电化学交流阻抗法、扫描电镜和X射线光电子能谱等方法,研究了在质量分数为17%(0.534mol/L)的四丁基溴化铵(TBAB)溶液中,苯并三氮唑(BTA)和Na3PO4(SP)单独和复配使用对锌腐蚀的抑制作用.结果表明,BTA和Na3PO4及其复配物对TBAB溶液中的锌具有缓蚀作用,BTA和Na3PO4对锌的缓蚀效率随缓蚀剂质量浓度的增大而提高;0.1g/L的BTA和1g/L的Na3PO4的复配物的缓蚀效率高于93%.文中还结合扫描电镜和X射线光电子能谱的结果对复配物的缓蚀机理进行了讨论,二者的协同效应在于Na3PO4在锌的表面形成含有ZnO、Zn(OH)2和Zn3(PO4)2的保护层,BTA吸附在该保护层的表面或者是镶嵌在保护层的内部.

铅镧和铅钐合金在硫酸溶液中生长的阳极膜性质的研究

应用交流伏安法和线性电位扫描法研究了Pb ,Pb 1.0at%La和Pb 1.0at%Sm电极在硫酸溶液中以 0 .9V(vs .Hg/Hg2 SO4 )生长的阳极Pb(Ⅱ )膜增长率和膜的阻抗实部变化 ,并采用循环伏安法研究了它们在 0 .6～ 1.6V(vs.Hg/Hg2 SO4 )间的循环伏安特性 ,结果表明 :在铅中添加Sm有利于抑制铅的阳极腐蚀和降低阳极Pb(Ⅱ )膜的阻抗 ,La亦可降低阳极Pb(Ⅱ )膜的阻抗 。

氯离子和温度对铝合金在冷却液中腐蚀的影响

分别采用了动电位极化法、电化学阻抗法研究了不同温度下、不同氯离子浓度下防锈铝在模拟冷却液中的腐蚀行为,采用金相显微镜和扫描电镜对极化后防锈铝的表面特征进行了观察和记录。结果表明,氯离子吸附在防锈铝氧化膜表面,对氧化膜表面造成破坏。在一定温度下(30℃),当氯离子浓度超过0.01 mol/L时,中间产物吸附作用就会增强,阻抗谱中低频区出现感抗弧,点蚀萌生。随着氯离子浓度增高(超过0.01 mol/L),防锈铝的腐蚀加剧,耐腐蚀性能下降。随着温度的升高,阴极和阳极反应阻力变小,阳极金属铝的溶解和阴极氧还原速度增大,腐蚀速度增大。温度升高的同时,溶解氧含量下降,阴极反应受到抑制。与此同时扩散过程在整个腐蚀反应过程中的支配性降低,中间产物在氧化膜表面的吸附作用增强,从而导致低频容抗弧的出现。温度对点蚀形貌的影响主要体现在影响单个点蚀坑的几何大小,促进点蚀坑的生长。

铈对铅钙锡合金在硫酸溶液中阳极行为的影响

应用循环伏安法研究了Pb - 0 .5at %Ca - 1 .5at %Sn和含Ce的Pb - 0 .5at%Ca - 1 .5at%Sn合金电极在 4.5mol·dm- 3H2 SO4溶液中和 0 .6～ 1 .4V(vs .Hg/Hg2 SO4电极 )电位范围内的电化学特性 ,并采用线性电位扫描法和交流伏安法分别研究了上述合金在相同溶液中以 0 .9V(vs .Hg/Hg2 SO4电极 )生长的阳极Pb(Ⅱ )膜增长率和膜的阻抗实数部分 (Z’)变化 .结果表明 ,在铅合金中添加Ce对阳极Pb(Ⅱ )膜的生长有显著的抑制作用并降低铅阳极膜的Z’ .以上述两种合金作为正极板栅制作的铅蓄电池 ,含Ce的Pb Ca Sn合金的深充放循环性能明显优于Pb Ca Sn合金 .

锈层下碳钢的腐蚀电化学行为特征

采用极化曲线、线性极化电阻(LPR)和电化学阻抗(EIS)研究了海水中带锈碳钢的电化学行为,结果发现:长期浸泡的内锈层对电极过程有较大影响;短期浸泡,LPR和EIS测定的极化电阻(Rp)逐渐增大;而长期浸泡,Rp却逐渐减小;随着浸泡时间的延长,Rp出现了先增大后减小的变化趋势.将锈层逐层剥离后研究了碳钢的电化学行为,并结合傅里叶变换红外(FTIR)光谱和横截面结构分析表明,这主要是因为长期浸泡后,内锈层中出现了具有较高电化学活性的β-FeOOH,并且其含量随着浸泡时间的延长而逐渐增加.当进行电化学测试时,在对体系进行一定程度极化的过程中,β-FeOOH参与了阴极还原反应,使电极过程不再是简单的阳极金属溶解和阴极氧还原,加快了阴极反应速度,从而导致Rp逐渐减小.

3-氨基-1，2，4-三氮唑自组装膜对Cu-Ni合金缓蚀作用及吸附机理研究

利用3-氨基-1,2,4-三氮唑(ATA)金属处理剂在Cu-Ni合金表面制备了自组装单分了膜(SAMs),用电化学方法研究ATA SAMs对Cu-Ni合金的缓蚀作用及其吸附行为.结果表明,ATA分子易在Cu-Ni合金表面形成稳定的ATA SAMs,抑制了Cu-Ni合金的阳极氧化过程,改变了电极表面双电层结构,使零电荷电位正移,固/液界面双电层电容明显降低,有良好的缓蚀效果,这与交流阻抗和极化曲线得到的结论一致.同时研究表明ATA的吸附行为符合Langmuir吸附等温式,吸附机理是典型的化学吸附.