金属表面缓蚀剂自组装单分子膜的STM研究进展Ⅱ.常用金属表面的缓蚀剂自组装单分子膜

缓蚀剂的作用机理与缓蚀剂分子在金属表面形成的自组装单分子膜及其作用密切相关.利用扫描隧道显微镜(STM)可以实时、原位、三维实空间观察原子/分子的技术优势,在分子水平上认识金属-缓蚀剂之间的相互作用,对于金属腐蚀科学的理论研究具有十分重要的意义.本文简要介绍了STM对部分常用金属表面有机缓蚀剂自组装单分子膜的结构、分子取向、晶面结构效应等方面的最新研究进展.     

专论金属表面缓蚀剂自组装单分子膜的STM研究进展 Ⅱ.常用金属表面的缓蚀剂自组装单分子膜

缓蚀剂的作用机理与缓蚀剂分子在金属表面形成的自组装单分子膜及其作用密切相关。利用扫描隧道显微镜(STM)可以实时、原位、三维实空间观察原子/分子的技术优势,在分子水平上认识金属 缓蚀剂之间的相互作用,对于金属腐蚀科学的理论研究具有十分重要的意义。本文简要介绍了STM对部分常用金属表面有机缓蚀剂自组装单分子膜的结构、分子取向、晶面结构效应等方面的最新研究进展。     

金属表面席夫碱缓蚀剂自组装膜的制备及性能研究现状

席夫碱是由伯胺与活性羰基缩合而成的含有甲亚胺活性基团-RC=N-的一类有机化合物,能在金属表面发生化学吸附反应而形成结构稳定、排列紧密有序的自组装膜(SAMs);SAMs是一种有缓蚀性能的单分子膜,对基底金属有良好的防腐蚀作用.本文综述了近年来席夫碱类自组装膜的制备方法及自组装膜的表征技术,进一步概述了分子模拟及拓扑结...     

钝性金属表面共价结合自组装膜制备及耐蚀性研究进展

海洋环境中的Cl-是影响不锈钢和铝合金等钝性金属钝化膜稳定性的关键因素。共价结合分子自组装膜具有环境友好、成本低、热力学稳定性好、工艺简单的特点,是提升钝化膜稳定性的有效策略且已成为近年来的研究热点。共价结合自组装膜虽然厚度只有几纳米,但结合力好,可实现层层自组装,为不锈钢的腐蚀防护注入了新的活力。综述了常见的单分子体系组装膜和复合体系组装膜,探讨了各种组装膜的组装机理、影响组装膜质量的因素及在腐蚀防护中的潜在应用。其中单分子体系组装膜主要包括硅烷类、膦酸化合物类、羟基化合物、儿茶酚类衍生物、芳基重氮类化合物等。单分子体系组装膜,由于致密性、均一性、覆盖度等尚未达到理想要求,因此逐步向多分子体系组装膜发展,以进一步优化组装膜的综合性能。未来工作需进一步发展适用于评价组装膜机理和组装过程的原位实时表征技术,结合量子化学计算和先进的材料表征手段,从微纳米尺度和原子尺度搞清成键形式、分子取向等重要信息。开发新型可有效阻隔H2O分子和Cl-传输的功能性有机分子或聚合物,为实现金属材料的主动腐蚀防护提供科学依据。     

组氨酸衍生物自组装膜的缓蚀性能

采用电化学方法研究了组氨酸和乙酰组氨酸、苄氧羰基组氨酸两种组氨酸衍生物自组装膜对304不锈钢在0.5mol/L HCl溶液中的缓蚀性能。使用接触角测试、X射线光电子能谱(XPS)技术对304不锈钢表面的自组装膜进行了表征。电化学测试结果表明:组氨酸、苄氧羰基组氨酸和乙酰组氨酸三种缓蚀剂分子的自组装膜对304不锈钢均有一定的缓蚀作用。XPS测试结果表明:组氨酸衍生物与304不锈钢表面发生了化学吸附,形成了自组装膜,起到了缓蚀效果。     

OTS自组装单分子膜在玻璃表面功能化的研究

采用分子自组装技术在羟基化的玻璃基片表面成功制备了十八烷基三氯硅烷单层膜 (OTS-SAMs).运用接触角测试仪测定了水在自组装薄膜表面的接触角;用原子力显微镜(AFM)分析了OTS-SAMs的表面形貌,并对经过紫外线照射改性的OTS-SAMs薄膜表面进行分析.结果表明:该组装膜具有很好的疏水性,其对水的接触角高达105°;在组装初期2 min内,十八烷基三氯硅烷水解产物主要是与基体表面的羟基发生聚合反应,表现为岛状物结构团簇,随着组装时间的增加,基体表面的有机硅烷分子之间发生聚合反应,当组装15 min后,成膜过程趋于稳定,可以在基体表面形成平整致密的自组装薄膜;经过紫外线照射改性后的薄膜表面亲水性明显提高,在2 h时达到了很好的羟基化效果.     

咪唑啉自组装单分子膜在镁合金AZ91D表面的防腐蚀研究

用咪唑啉水溶液在镁合金(AZ91D)电极表面制备了自组装单分子膜，研究了该组装膜在0.2 mol/L NaCl中对AZ91D的缓蚀作用.通过接触角、FT-IR、EIS和线性极化等方法对自组装膜的形成过程和保护效率进行了研究，得出最佳的咪唑啉组装液浓度为5×10-4mol/L和最佳组装时间为72 h下的缓蚀效率.     

铝表面自组装分子及缓蚀剂复合膜的制备及耐蚀性能

在铝表面组装一层仅数分子厚的双-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物(BTESPT)偶联剂膜后,将其浸入某分子中含有长链烷基的有机酸酯缓蚀剂A溶液中,取出吹干后在一定条件下固化形成致密疏水的复合膜。通过盐雾试验、极化曲线和交流阻抗评价了复合膜的耐蚀性能,结果表明复合膜固化后膜层结构致密具有良好疏水性,对铝合金具有很好的防护作用,且膜中不含重金属和氟化物对环境友好。     

谷氨酸自组装膜对铜的缓蚀机理研究

用电化学测量法研究不同组装时间、不同组装浓度和不同pH情况下谷氨酸自组装单分子膜（SAMs）对铜在0.5 mol/L HCl中的缓蚀作用,考察碘离子和谷氨酸单分子膜的协同作用,并通过量子化学计算探讨谷氨酸在铜表面的吸附机理。结果表明,谷氨酸自组装膜的缓蚀效率随组装时间和组装浓度的增加递增,最佳组装条件是在10 mmol/L组装溶液中组装12 h;在 pH=10下形成的自组装单分子膜的缓蚀作用要优于其他pH下形成的自组装膜,碘离子的加入可进一步提高谷氨酸自组装膜对铜的保护效果。     

谷氨酸及其衍生物在304不锈钢表面的自组装膜

采用电化学阻抗谱、极化曲线、量子化学和分子动力学,研究了谷氨酸、焦谷氨酰胺、焦谷氨酸三种自组装膜在0.5 mol/L硫酸溶液中对304不锈钢的缓蚀性能.结果表明,三种缓蚀剂均为阴极型缓蚀剂,对不锈钢具有较好的缓蚀作用;在0.02 mol/L的浓度下,随着组装时间的延长,自组装膜对不锈钢的缓蚀效率也相应增强.它们的缓蚀能力与理论EHOMO越高、能量间隙△E越低.自组装分子成键能力越强、缓蚀效率越高相一致.三种缓蚀剂分子中的氮原子、氧原子可以与铁原子形成化学键,发生化学吸附.缓蚀能力依次为:焦谷氨酸＞焦谷氨酰胺＞谷氨酸.     

冷轧钢表面木薯淀粉接枝共聚物自组装膜的缓蚀性能

目的合成出木薯淀粉-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物(CS-PE-MMA)及运用自组装技术形成在柠檬酸中对钢具有良好缓蚀性能的CS-PE-MMA分子膜。方法用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)表征了自组装分子膜的形貌和组成;采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)研究缓蚀性能。结果CS-PE-MMA在冷轧钢表面形成球斑状稳定有序而致密的分子膜。动电位极化曲线表明工作电极阴阳极反应同时被抑制,EIS谱主要呈半圆容抗弧,电荷转移电阻随CS-PE-MMA自组装温度升高,时间增大而增大,缓蚀率最高达73.04%。结论 CS-PE-MMA属于混合抑制型缓蚀剂,自组装分子膜在H3C6H5O7溶液中对冷轧钢有良好的缓蚀作用。     

碳钢表面自组装膜缓蚀性能的研究

采用分子自组装技术在碳钢表面制备了苯基三乙氧基硅烷自组装膜,利用单因素和正交实验找到最佳组装工艺条件。通过Tafel曲线研究了该工艺条件下自组装膜对碳钢在10%硫酸介质中的缓蚀性能。结果表明:水解55h后,温度为40℃、pH值为4.5、V_(苯基三乙氧基硅烷)∶V_(超纯水)∶V_(无水乙醇)=2∶5∶45时,溶液的电导率最大。该条件下自组装膜对碳钢有良好的缓蚀效率,随着组装时间的增加,对碳钢的缓蚀效率会更好。     

十八硫醇自组装膜对青铜-银电偶腐蚀的抑制作用

采用十八硫醇(ODT)的乙醇溶液在青铜和Ag表面制备了自组装膜(SAMs)。通过测量青铜-银的电偶电流和室内加速变色实验,研究了自组装前后的电偶腐蚀性能。采用XPS,Tafel极化曲线法和微分电容法初步研究了ODT SAMs的作用机理。结果表明:ODT分子通过S与基体形成硫醇盐,吸附在青铜和Ag表面形成自组装膜,该自组装膜在3.5%NaCl溶液和含S大气中,能够有效抑制青铜和Ag之间的电偶腐蚀,属于混和型缓蚀剂。     

含氯低pH值溶液中BDT自组装膜对铜电极的缓蚀行为

采用分子自组装技术,在铜电极表面形成一层1, 3-二巯基硫醇(BDT)单分子自组装膜.通过交流阻抗、极化曲线和循环伏安等电化学方法探讨该自组装膜在3%NaCl溶液中对铜电极的缓蚀作用.实验表明:BDT能够有效地组装到铜的表面形成单分子自组装膜,BDT自组装膜能有效地抑制铜基底在3%NaCl腐蚀介质以及酸性NaCl溶液中的腐蚀行为;缓蚀效率随组装时间的延长逐渐升高并趋于稳定,在pH值较低的溶液中仍具有较好的缓蚀效果;当BDT浓度为1.0×10-2 mol/L、组装时间为40 h时,铜电极的腐蚀电流最小,缓蚀效率最好.     

自组装膜诱导制备3D球状氢氧化镁

以六水氯化镁、氨水以及巯基乙胺等为原料,通过气体扩散反应,采用自组装单分子膜诱导法制备三维(3D)球状多级结构的Mg(OH)2。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、比表面(BET)等测试手段对产物的结构和形貌进行表征。结果表明,获得的Mg(OH)2具有微球状结构,其平均直径约为7μm,由大量弯曲的纳米薄片相互交织而成,且具有2~5 nm单峰孔尺寸分布;SAMs诱导获得的球状Mg(OH)2的形成机制是形核—长大—自组装过程。通过精确控制Mg(OH)2的热分解过程,可得到球状、三峰多级结构的MgO。     

硫醇分子自组装膜在铜表面的作用行为研究

采用动电位扫描、电化学阻抗谱、循环伏安法,研究了十二烷基硫醇分子在纯铜电极表面的自组装行为以及形成的自组装膜对铜的缓蚀作用。电化学测试结果显示:十二烷基硫醇自组装膜通过阻碍电子穿过电极/溶液界面,以及阻挡腐蚀介质与铜基底的接触,有效地抑制了铜的腐蚀;随着组装时间的延长,自组装膜更为完整,对铜的腐蚀抑制效率更高。     

OTS自组装分子膜改性处理钛金属的摩擦学特性研究

采用自组装技术对钛金属表面进行改性处理，并对制备的试样进行紫外照射；用原子力显微镜对试样的表面形貌进行表征；用微摩擦磨损试验机测试OTS自组装分子膜改性处理的钛金属表面的摩擦学特性，并研究了紫外照射处理的影响。结果表明：经OTS自组装分子膜改性处理的钛金属表面平整均匀，且摩擦学特性显著改善，摩擦因数小于钛基底；紫外照射可有效地提高OTS自组装分子膜改性处理的效果，减小了有机杂质的粘着效应；钢球与OTS自组装分子改性处理试样间的摩擦因数随载荷的增大而增大，这取决于边界润滑膜是否发生失效。     

自组装膜技术及其在电化学分析中的应用

自组装膜技术能在分子水平上设计膜的结构,获得特殊的性能和功能,在电分析领域得到了巨大的应用,成为近年来十分活跃的研究领域.随着自组装膜应用领域的拓展,对膜的表征方法不断提出新的要求.基于此目的,综述了分子自组装膜技术的成膜方法,并从形貌、元素与结构、质量以及电化学技术等方面综述了近年来自组装膜的表征方法研究进展情况.着重介绍了自组装膜技术在电化学分析中的应用进展.     

常用金属表面缓蚀自组装膜及其研究方法

简要介绍了常用活性金属表而主要涉及的缓蚀自组装膜体系以及缓蚀膜自组装行为的主要影响因素,并重点综述了电化学疗法、谱学技术、显微镜技术以及接触角测试等研究方法在活性金属表面缓蚀自组装膜研究领域的应用。     

循环伏安法研究银表面自组装膜的致密性

在Ag电极表面制备了3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPS)自组装单分子膜,通过循环伏安曲线(CV)、接触角等方法对修饰电极的电化学性能、组装膜的致密性等进行了研究.结果表明:修饰后电极的CV曲线峰电流减小、还原峰位发生负移及峰电位差增大,说明MPS已经在Ag电极表面成膜,对电子传输具有明显的抑制作用.膜的致密性受组装液浓度及组装时间的影响,当MPS的浓度为0.1 mmol/L、组装时间为6 h时,抑制电化学反应的效果较好,组装膜成膜状况较为理想.对不同水解时间接触角的分析表明,水解时间不同,MPS尾基的水解自聚度不同,延长水解时间能提高组装膜的致密度.