基于烷基硫醇复合有机分子膜的制备与其对铜缓蚀性能的-研究

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1、湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内

2、容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密，在______年解密后适用本授权书。2、不保密。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I工程硕士学位论文摘要铜及其合金是一种重要的结构和功能材料，因其具有良好的导热、导电性能和优美的外观而被广泛使用。但在酸性大气环境或离子浓度较高的溶液中，铜及其合金常因腐蚀介质的作用而发生腐蚀或变色，严重影响其使用性能和表观装饰性。因此，寻求高效、价廉便捷、绿色环保的铜防护技术具有重要的意义。

3、自组装单分子膜(Self-assembledmonolayers，SAMs)是活性分子通过化学键自发地吸附在异相界面上形成的具有一定取向、排列紧密的有序单层分子膜。自组装单分子膜制备条件温和、方法简单、且不改变基底材料的外观和内部性质，在金属腐蚀和防护领域有着广泛的应用前景。本论文中，我们在铜表面上制备了十八烷基硫醇的自组装单分子膜和复合有机分子膜。通过电化学测试、光谱技术、高分辨显微技术对硫醇单分子膜、硫醇与苯并三氮唑复合分子膜、硫醇与半胱氨酸复合分子膜的腐蚀防护性能进行了系统地研究，主要研究结果如下：(1)常温常压下

4、，利用十八烷基硫醇(C18SH)水溶液在铜表面上制备了C18SH自组装单分子膜，并对C18SH单分子膜的的缓蚀性能和作用机理进行了系统的研究。利用扫描电子显微镜观察铜试片盐水浸泡腐蚀后的形貌发现，C18SHSAMs对铜具有良好的防腐蚀作用，修饰后的铜试样在腐蚀介质中长期稳定，表面无腐蚀现象。电化学测试结果表明表面覆盖C18SHSAMs后，铜电极在NaCl溶液中的伏安行为发生明显变化，阳极氧化电流峰几乎消失，阴极还原峰电流减小。C18SHSAMs能够大幅提高电荷传递电阻，同时具有隔离金属基底与腐蚀介质的作用，对抑制铜的阳极

5、溶解和溶解氧的阴极还原反应均有显著的抑制作用。延长组装时间和提高C18SH的浓度有利于提高SAMs的缓蚀性能。此外，水溶液中C18SH分子在铜表面的吸附是符合Langmuir吸附等温式的化学吸附过程。(2)采用苯并三氮唑(BTA)与烷基硫醇进行复配缓蚀，制备了BTA与C18SH复合有机分子膜，研究了复合分子膜的防护性能和缓蚀作用机理，考察了配合方式、浓度对复配体系缓蚀效率的影响。腐蚀形貌表征与电化学测试结果表明，与单分子膜相比，复合分子膜的电子传递阻力更大，对电极反应的抑制作用更强烈，表现出良好的协同缓蚀效果。配合方式对

6、复配体系的缓蚀效果有一定影响，其中同时吸附形成的BTA-C18SH复合分子膜的缓蚀效果最佳，仅经过5min浸泡处理其缓蚀效率可达II基于烷基硫醇复合有机分子膜的制备及其对铜缓蚀性能的研究99.87%。复合分子膜的缓蚀性能随BTA和C18SH浓度的增大而提高。拉曼光谱和红外光谱结果表明复合分子膜中，BTA与C18SH均通过去质子化共价吸附于铜表面。由于BTA的存在，C18SH能够更好地维持原有的高密度堆积形态，复合分子膜的长期稳定性更好。(3)利用分子自组装技术在铜表面制备了半胱氨酸(L-Cys)单分子膜、L-Cys与C1

7、8SH依次修饰的复合分子膜、L-Cys与C18SH混合修饰的自组装膜，并研究三种有机分子膜的缓蚀性能及其影响因素。电化学测试结果表明，L-CysSAMs在3.5wt.%的NaCl溶液中对铜基底具有较好的缓蚀效果，缓蚀效率随L-Cys浓度的增大而提高，并随组装时间的延长先小幅下降后提升。利用L-Cys对C18SHSAMs进行两步法修饰所得的复合膜较单一分子膜耐蚀性有大幅提高。不同组合方式制备的复合分子膜的缓蚀效率略有差异，对此我们提出了相应的吸附模型。L-Cys与C18SH混合自组装膜的膜层内分子堆积更致密，腐蚀通道更少，

8、膜层在腐蚀介质中更稳定，表现出极佳的缓蚀性能。关键词：铜；烷基硫醇；自组装单分子膜；协同效应；腐蚀与防护III工程硕士学位论文AbstractCopperanditsalloysarewidelyusedinindustryasconstructionalorfunctionalmaterials.Uponexpos