双子表面活性剂在锌锰电池中缓蚀性能的研究

发布时间：2017-11-03 05:31

  本文关键词：双子表面活性剂在锌锰电池中缓蚀性能的研究

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【摘要】：锌锰电池常用缓蚀剂汞为剧毒物质,本论文从绿色环保的角度出发,通过开发高效环保的代汞缓蚀剂来解决汞污染问题。本文概述了锌锰电池代汞缓蚀剂的研究现状,分析了有机代汞缓蚀剂的结构特点。双子表面活性剂具有较强的吸附性能,较低的临界胶束浓度和较高的复配性能,在缓蚀方面具有广泛的应用。主要的研究内容和结论如下:1.在较佳的合成条件下合成了五种双子咪唑表面活性剂,即:[C14-4-C14im]Br2,[C12-4-C12im]Br2,[C10-4-C10im]Br2,[C14-2-C14im]Br2,[C14-6-C14im]Br2。采用红外、核磁表征双子咪唑表面活性剂的结构。2.采用失重法和电化学方法考察了双子咪唑表面活性剂在锌锰电池中对锌电极的缓蚀作用。由失重结果得出,缓蚀效率随着缓蚀剂浓度的增加而增大,但当缓蚀剂浓度达到临界胶束浓度后缓蚀效率无明显变化。在25-55℃温度范围内,缓蚀效率会随温度的升高而减小。由电化学结果可知,双子咪唑表面活性剂会使腐蚀电流密度减小,对阴极和阳极反应都有抑制作用,为混合型缓蚀剂。3.本文还研究了缓蚀剂分子结构对缓蚀效率的影响。烷基疏水链越长缓蚀效率越高,即缓蚀效率[C14-4-C14im]Br2[C12-4-C12im]Br2[C10-4-C10im]Br2;联接基团碳链越短,缓蚀剂更易在锌电极表面吸附,疏水基团的疏水作用也会因联接基团的作用而变强,即缓蚀效率[C14-2-C14im]Br2[C14-4-C14im]Br2[C14-6-C14im]Br2。4.通过对吸附热力学和动力学的计算探讨了其吸附机理。双子咪唑表面活性剂通过物理吸附和化学吸附共同作用吸附在锌电极表面,减少了锌发生腐蚀反应的活性位点,从而抑制锌的腐蚀。根据吉布斯自由能的计算值得出吸附是自发进行的,吸附过程遵循Langmuir吸附等温模型。5.通过将双子咪唑表面活性剂与传统表面活性剂复配发现:复合缓蚀剂比单一缓蚀剂的缓蚀效果好,缓蚀效率高达98.66%。将复配缓蚀剂应用于锌锰干电池中,无汞浆层纸性能符合QB/T2303-2008要求,锌锰干电池符合GB8897-2013-T技术要求。
【关键词】：双子表面活性剂 锌锰电池 缓蚀性 电化学测试 吸附
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM911.1;TQ423
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题背景9
• 1.2 锌锰电池缓蚀剂研究进展9-13
• 1.2.1 无机缓蚀剂9-10
• 1.2.2 有机缓蚀剂10-12
• 1.2.3 复合缓蚀剂12-13
• 1.3 缓蚀机理13-15
• 1.3.1 电化学理论14
• 1.3.2 吸附理论14-15
• 1.4 双子表面活性剂的研究进展15-18
• 1.4.1 双子表面活性剂国内外发展情况15
• 1.4.2 双子表面活性剂性能研究15-16
• 1.4.3 双子表面活性剂的应用16-18
• 1.5 课题研究目的和内容18-19
• 第2章 对称型双子咪唑表面活性剂的合成与表征19-27
• 2.1 实验部分19-21
• 2.1.1 主要实验药品19
• 2.1.2 主要实验仪器19
• 2.1.3 实验合成方法19-21
• 2.2 实验结果与讨论21-25
• 2.2.1 合成条件探讨21-23
• 2.2.2 红外光谱分析23-24
• 2.2.3 核磁谱图分析结果24-25
• 2.3 本章小结25-27
• 第3章 缓蚀剂缓蚀性能的研究27-49
• 3.1 实验部分27-29
• 3.1.1 主要实验药品27-28
• 3.1.2 主要实验仪器28
• 3.1.3 极化曲线法28
• 3.1.4 电化学阻抗谱法28
• 3.1.5 失重法28-29
• 3.2 实验结果与讨论29-47
• 3.2.1 极化曲线结果分析29-33
• 3.2.2 交流阻抗谱图分析33-38
• 3.2.3 失重法结果分析38-40
• 3.2.4 双子表面活性剂在锌表面的吸附特征40-44
• 3.2.5 缓蚀机理44-45
• 3.2.6 缓蚀剂的协同作用45-47
• 3.3 本章小结47-49
• 第4章 电池的组装及性能测试49-57
• 4.1 实验部分49-53
• 4.1.1 主要实验药品49
• 4.1.2 主要实验仪器49-50
• 4.1.3 浆层纸的制备50-52
• 4.1.4 电池的组装52-53
• 4.2 结果与讨论53-56
• 4.2.1 浆料配方的优化53-55
• 4.2.2 浆层纸性能检测55-56
• 4.2.3 电池性能检测56
• 4.3 本章小结56-57
• 结论57-59
• 附录59-63
• 参考文献63-69
• 攻读硕士学位期间所发表的论文69-71
• 致谢71

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本文编号：1134867