金属文物在臭氧中的腐蚀行为与机理

发布时间：2017-08-07 00:16

  本文关键词：金属文物在臭氧中的腐蚀行为与机理

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【摘要】：臭氧是一种氧化性强,危害范围广的污染性气体,不但可以导致诸如织物、皮革、相片、颜料等有机质文物材料的降解,还对各种金属文物材料有不同程度的破坏,例如臭氧能加速银和铁的氧化以及银和铜的硫化,臭氧对文物的危害已经引起了国内外专家和学者的广泛关注。 本文主要采用石英晶体微天平(QCM)反应性监测方法、扫描开尔文探针(SKP)技术、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱和x射线光电子能谱(XPS)等技术研究了典型金属材质文物在臭氧环境中的腐蚀行为及规律。通过监测不同臭氧浓度、不同温度以及不同相对湿度下镀银和镀铜石英晶振片的频率变化,得到银和铜在臭氧环境中的腐蚀动力学曲线,并据此计算了腐蚀速度等参数,同时结合腐蚀过程中金属表面形貌及电位分布的变化,进一步推测银和铜在臭氧中的腐蚀机理。通过对金属表面腐蚀产物主要成分的分析,对前述腐蚀机理进行了验证。最后通过剂量-响应函数的拟合,初步建立了腐蚀速度与环境影响因素之间的关系。 QCM研究结果表明,臭氧浓度和温度是影响金属银和铜腐蚀过程中重要的环境参数。随着臭氧浓度和温度的增大,金属银和铜的腐蚀程度越来越严重。银对相对湿度敏感性较低。 拉曼光谱和XPS分析表明,金属银在5μg/L臭氧环境中暴露1天和3天后的腐蚀产物主要为Ag2O。金属铜在5μg/L臭氧环境中暴露1天和3天后的腐蚀产物层中,最外层腐蚀产物为CuO,内层为Cu2O。铜在臭氧中比在空气中腐蚀程度更为严重。铜在臭氧中的腐蚀会随着暴露时间的延长而不断加剧。
【关键词】：臭氧 大气腐蚀 银 铜 QCM XPS
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：K854;TG174
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 引言9
• 1.2 国内外研究进展9-20
• 1.2.1 金属文物材料9-12
• 1.2.2 大气腐蚀的影响因素12-16
• 1.2.3 石英晶体微天平16-18
• 1.2.4 扫描开尔文探针18-20
• 1.3 论文的主要内容、目的和意义20-21
• 第2章 金属文物材料在臭氧和二氧化氮环境中的腐蚀动力学研究21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 实验部分21-24
• 2.2.1 实验仪器和试剂21-22
• 2.2.2 实验方法22-24
• 2.3 结果与讨论24-34
• 2.3.1 特定条件下金属文物的腐蚀动力学24-26
• 2.3.2 臭氧浓度对金属文物材料腐蚀行为的影响26-32
• 2.3.3 二氧化氮对金属文物的腐蚀影响32-34
• 2.4 小结34-35
• 第3章 金属文物材料在臭氧环境中的腐蚀电位研究35-42
• 3.1 引言35
• 3.2 实验部分35-36
• 3.3 结果与讨论36-41
• 3.3.1 金属铜在臭氧环境中的腐蚀电位36-38
• 3.3.2 金属银在臭氧环境中的腐蚀电位38-41
• 3.4 小结41-42
• 第4章 金属文物材料在臭氧环境中的拉曼光谱和扫描电镜研究42-46
• 4.1 引言42
• 4.2 实验部分42-43
• 4.2.1 实验材料和仪器42
• 4.2.2 实验方法42-43
• 4.3 结果与讨论43-45
• 4.3.1 金属银腐蚀后的扫描电镜分析43
• 4.3.2 金属铜腐蚀后的拉曼光谱43-45
• 4.4 小结45-46
• 第5章 金属文物材料在臭氧环境中的XPS研究46-54
• 5.1 引言46
• 5.2 实验部分46
• 5.2.1 实验材料和仪器46
• 5.2.2 实验方法46
• 5.3 结果与讨论46-53
• 5.3.1 金属银腐蚀后XPS分析46-50
• 5.3.2 金属铜腐蚀后XPS分析50-53
• 5.4 小结53-54
• 第6章 金属文物材料在臭氧环境中的剂量-响应函数拟合54-64
• 6.1 引言54
• 6.2 结果与讨论54-63
• 6.2.1 金属银腐蚀速度随臭氧浓度变化拟合关系曲线54-58
• 6.2.2 金属铜腐蚀速度随臭氧浓度变化拟合关系曲线58-61
• 6.2.3 金属铜腐蚀速度随温度变化拟合关系曲线61-63
• 6.3 小结63-64
• 第7章 结论与展望64-66
• 7.1 结论64-65
• 7.2 展望65-66
• 参考文献66-71
• 致谢71-72
• 附录72

【参考文献】

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本文编号：632069