金属腐蚀表面原位空间电化学/化学成像研究
发布时间：2021-11-08 05:25
金属腐蚀过程是典型界面电化学反应,随着腐蚀的发生和发展,金属表面会形成一系列阳极和阴极活性区域,从而导致金属/溶液界面的微区化学环境(比如pH、Cl-和金属离子的浓度)发生变化,而这些微区化学环境的变化又会影响腐蚀过程的进行。由于这些阳极和阴极活性点的尺寸通常在微米,甚至纳米的尺度,传统的电化学方法很难实现对界面微区化学环境的实时监测。扫描电化学显微镜(Scanning Electrochemical Microscopy,SECM)技术是一种具有空间分辨的原位电化学技术,具有多种操作模式,可实现原位测量金属电极表面形貌以及金属/溶液界面活性点位置、大小和物种浓度分布。目前,SECM已被越来越多的应用于金属腐蚀过程的研究。SECM应用最广泛的是电流响应模式,可以实现对金属/溶液界面的电化学或形貌成像,但对于没有电化学活性的物种却不能响应。相比于电流响应模式,SECM电位响应模式可以实现对某些特定离子浓度的监测(如H+,OH-和一些碱金属离子,如Mg2+,Zn2+等),但主要不足是无法准确控制探针-基底距离,且由于受限于传统探针的不足,无法同时获得金属电极界面微区空间电化学/化学信息。本...
【文章来源】： 浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：141 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 不锈钢的局部腐蚀行为研究
1.3 微区pH传感器的研究进展
1.4 SECM简介
1.4.1 SECM的发展
1.4.2 SECM工作原理
1.5 SECM的常见操作模式及应用
1.5.1 反馈模式
1.5.2 产生-收集模式
1.5.3 电位响应模式
1.6 复合型电极的研究进展
1.6.1 AFM-SECM复合电极
1.6.2 SICM-SECM复合电极
1.6.3 双管SECM复合电极
1.7 COMSOL模拟在电化学中的应用
1.8 本论文研究的目的和意义
参考文献
第二章 实验部分
2.1 实验材料
2.1.1 超微电极制备
2.1.2 基底电极的制备和组成
2.1.3 化学试剂及规格
2.1.4 实验仪器
2.2 实验方法
2.2.1 电沉积实验
2.2.2 形貌表征及元素分析（SEM和XPS）
2.2.3 pH响应性能测试
2.2.4 扫描电化学显微镜（SECM）
2.3 COMSOL模拟平台
参考文献
第三章 单管Pt/IrOx-pH超微传感器电极的制备及316L不锈钢表面空间pH分布研究
3.1 引言
3.2 实验
3.2.1 电极制备和表征
3.2.2 SECM测试
3.3 结果和讨论
3.3.1 IrOx膜的微观结构及价态分布
3.3.2 Pt/IrOx-pH超微传感器电极对pH响应及可逆性能测试
3.3.3 Pt/IrOx-pH超微传感器电极稳定性能测试
3.3.4 Pt/IrOx-pH超微传感器电极对pH的响应机理
3.3.5 316L不锈钢表面原位pH分布测试
3.3.6 316L不锈钢表面原位微区自腐蚀电流密度的监测
3.4 本章小结
参考文献
第四章 精确位置控制下316L不锈钢表面pH成像研究
4.1 引言
4.2 实验
4.2.1 电极制备和表征
4.2.2 SECM测试
4.3 结果和讨论
4.3.1 双管Pt-Pt/IrOx-pH超微传感器电极的性能表征
4.3.2 COMSOL模型的建立
4.3.3 探针-基底位置的精确控制
4.3.4 探针-基底距离对pH检测的影响
4.3.5 精确距离控制下316L不锈钢表面微区pH的测定
4.4 本章小结
参考文献
第五章 电流/电位复合模式下表面微区电化学/化学成像研究
5.1 引言
5.2 实验
5.2.1 电极制备和表征
5.2.2 SECM测试
5.3 结果
5.3.1 双管Pt-Pt/IrOx-pH超微传感器电极的性能表征
5.3.2 COMSOL模型的建立
5.3.3 探针-基底位置的精确控制
5.3.4 316L不锈钢表面微区Fe2+和pH的准同步成像研究
5.3.5 表面分析
5.3.6 AZ91镁合金表面形貌和pH的准同步成像研究
5.4 讨论
5.5 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
附录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属材料腐蚀与防护机理研究述评 [J]. 黄国亮,薛蔓凌,字映竹. 世界有色金属. 2018(06)
[2]氯化铁溶液中316L和HR-2不锈钢的腐蚀行为研究 [J]. 杨柳青,刘道新,谢朝阳,王正良,徐星辰,叶作彦. 腐蚀科学与防护技术. 2017(02)
[3]氯离子浓度对Ni-P合金涂层失效过程影响的SECM实验和COMSOL模拟研究 [J]. 周亚茹,朱泽洁,聂林林,张鉴清,曹发和. 表面技术. 2016(07)
[4]不锈钢的点蚀机理及研究方法 [J]. 石林,郑志军,高岩. 材料导报. 2015(23)
[5]不锈钢点蚀研究概述 [J]. 王永强,李娜,林苏华. 腐蚀科学与防护技术. 2015(04)
[6]固态Ir/IrOxpH电极的研究进展 [J]. 李娟,李和平,徐丽萍,向交,彭家卓,唐镜淞. 环境化学. 2014(09)
[7]浅谈金属腐蚀危害与防护 [J]. 李雪爱,王文彪. 化工管理. 2013(12)
[8]微型涂丝膜pH传感器的研制 [J]. 胡文慧,任霞,马长清,任恕,黄光英. 传感器与微系统. 2007(02)
[9]氧化钨pH传感器制备及其在F-和胶体溶液中的应用 [J]. 陈东初,付朝阳,郑家燊,李文芳. 华南理工大学学报(自然科学版). 2006(03)
[10]铱氧化物电极表面膜成分分析与H+响应机理研究 [J]. 陈东初,郑家燊,付朝阳. 机械工程材料. 2006(01)
博士论文
[1]荧光光纤pH、PO2、PCO2传感器的制备及其在血气分析中的应用研究[D]. 金伟中.复旦大学 2012
本文编号：3483095
【文章来源】： 浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：141 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 不锈钢的局部腐蚀行为研究
1.3 微区pH传感器的研究进展
1.4 SECM简介
1.4.1 SECM的发展
1.4.2 SECM工作原理
1.5 SECM的常见操作模式及应用
1.5.1 反馈模式
1.5.2 产生-收集模式
1.5.3 电位响应模式
1.6 复合型电极的研究进展
1.6.1 AFM-SECM复合电极
1.6.2 SICM-SECM复合电极
1.6.3 双管SECM复合电极
1.7 COMSOL模拟在电化学中的应用
1.8 本论文研究的目的和意义
参考文献
第二章 实验部分
2.1 实验材料
2.1.1 超微电极制备
2.1.2 基底电极的制备和组成
2.1.3 化学试剂及规格
2.1.4 实验仪器
2.2 实验方法
2.2.1 电沉积实验
2.2.2 形貌表征及元素分析（SEM和XPS）
2.2.3 pH响应性能测试
2.2.4 扫描电化学显微镜（SECM）
2.3 COMSOL模拟平台
参考文献
第三章 单管Pt/IrOx-pH超微传感器电极的制备及316L不锈钢表面空间pH分布研究
3.1 引言
3.2 实验
3.2.1 电极制备和表征
3.2.2 SECM测试
3.3 结果和讨论
3.3.1 IrOx膜的微观结构及价态分布
3.3.2 Pt/IrOx-pH超微传感器电极对pH响应及可逆性能测试
3.3.3 Pt/IrOx-pH超微传感器电极稳定性能测试
3.3.4 Pt/IrOx-pH超微传感器电极对pH的响应机理
3.3.5 316L不锈钢表面原位pH分布测试
3.3.6 316L不锈钢表面原位微区自腐蚀电流密度的监测
3.4 本章小结
参考文献
第四章 精确位置控制下316L不锈钢表面pH成像研究
4.1 引言
4.2 实验
4.2.1 电极制备和表征
4.2.2 SECM测试
4.3 结果和讨论
4.3.1 双管Pt-Pt/IrOx-pH超微传感器电极的性能表征
4.3.2 COMSOL模型的建立
4.3.3 探针-基底位置的精确控制
4.3.4 探针-基底距离对pH检测的影响
4.3.5 精确距离控制下316L不锈钢表面微区pH的测定
4.4 本章小结
参考文献
第五章 电流/电位复合模式下表面微区电化学/化学成像研究
5.1 引言
5.2 实验
5.2.1 电极制备和表征
5.2.2 SECM测试
5.3 结果
5.3.1 双管Pt-Pt/IrOx-pH超微传感器电极的性能表征
5.3.2 COMSOL模型的建立
5.3.3 探针-基底位置的精确控制
5.3.4 316L不锈钢表面微区Fe2+和pH的准同步成像研究
5.3.5 表面分析
5.3.6 AZ91镁合金表面形貌和pH的准同步成像研究
5.4 讨论
5.5 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
附录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属材料腐蚀与防护机理研究述评 [J]. 黄国亮,薛蔓凌,字映竹. 世界有色金属. 2018(06)
[2]氯化铁溶液中316L和HR-2不锈钢的腐蚀行为研究 [J]. 杨柳青,刘道新,谢朝阳,王正良,徐星辰,叶作彦. 腐蚀科学与防护技术. 2017(02)
[3]氯离子浓度对Ni-P合金涂层失效过程影响的SECM实验和COMSOL模拟研究 [J]. 周亚茹,朱泽洁,聂林林,张鉴清,曹发和. 表面技术. 2016(07)
[4]不锈钢的点蚀机理及研究方法 [J]. 石林,郑志军,高岩. 材料导报. 2015(23)
[5]不锈钢点蚀研究概述 [J]. 王永强,李娜,林苏华. 腐蚀科学与防护技术. 2015(04)
[6]固态Ir/IrOxpH电极的研究进展 [J]. 李娟,李和平,徐丽萍,向交,彭家卓,唐镜淞. 环境化学. 2014(09)
[7]浅谈金属腐蚀危害与防护 [J]. 李雪爱,王文彪. 化工管理. 2013(12)
[8]微型涂丝膜pH传感器的研制 [J]. 胡文慧,任霞,马长清,任恕,黄光英. 传感器与微系统. 2007(02)
[9]氧化钨pH传感器制备及其在F-和胶体溶液中的应用 [J]. 陈东初,付朝阳,郑家燊,李文芳. 华南理工大学学报(自然科学版). 2006(03)
[10]铱氧化物电极表面膜成分分析与H+响应机理研究 [J]. 陈东初,郑家燊,付朝阳. 机械工程材料. 2006(01)
博士论文
[1]荧光光纤pH、PO2、PCO2传感器的制备及其在血气分析中的应用研究[D]. 金伟中.复旦大学 2012
本文编号：3483095
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