铝在碱性介质中的缓蚀与电化学行为研究

摘要

本文首先概述了铝在化学电源中应用的历史，综述了各种铝电池的发展概况，并叙述了在强碱性溶液中纯铝及铝合金阳极的腐蚀电化学研究进展，包括腐蚀反应机理、铝合金阳极以及缓蚀剂的发展概况。在此基础上，对金属铝在碱性溶液中的电化学行为和几种典型缓蚀剂的作用机制进行了系统、深入的研究。　　第三章中，作者研究了碱土金属离子与EDTA对纯铝在碱性溶液中的缓蚀作用。发现单独添加碱土金属氢氧化物能够极大地抑制铝在4mol·dm-3KOH溶液中的自腐蚀，其中氢氧化钙的缓蚀效率最大。EDTA单独添加的缓蚀作用很小，但它可以增强碱土金属氢氧化物的缓蚀作用。EIS及EDAX分析表明，碱土金属离子与EDTA形成的螯合物是通过在铝表面活性点上的吸附而起缓蚀作用的，它们属于吸附型而非成相型缓蚀剂。　　第四章中，以氧化锌为例探讨了成相型缓蚀剂的作用。氧化锌单独添加时能够极大地抑制纯铝的腐蚀。然而，在铝—溶液界面上析出的金属锌非常疏松，容易从铝表面脱落，这一过程既消耗了过多的氧化锌，也使铝基体遭受不必要的损耗。DE本身几乎没有缓蚀作用，但在适当的浓度下，它能增强氧化锌的作用。阻抗谱分析和扫描电镜观察都表明DE的添加改善了锌在铝电极表面的沉积形貌，使之更平整，增强了锌沉积层与铝基底间的结合力，从而起到增强氧化锌缓蚀作用的效果。　　最后，在本文第五章中，作者尝试应用含有ZnO-PEG的KOH溶液作为电解液，研究铝在其中的电化学行为。在所研究的聚乙二醇系列里，随分子量的增加，其对铝的缓蚀作用是增强的，PEG200的缓蚀效果最差。而对PEG1000，当其含量为0.0015mol·dm-3时缓蚀效率最高。铝在含0.0015mol·dm-3PEG1000和0.2mol·dm-3ZnO的4mol·dm-3KOH溶液中，具有良好的放电性能，且添加剂的缓蚀作用具有可逆性。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1 铝电池的分类

1.1.1 水溶液锅电池

1.1.2 非水介质锅电池

1.2 碱性溶液中锅及铝合金阳极腐蚀电化学研究进展

1.2.1 碱性介质中纯铝的电化学反应机理研究进展

1.2.2 碱性溶液中铝合金阳极的发展概况

1.2.3 碱性溶液中铝的缓蚀剂发展概况

第二章研究工作与实验方法

2.1 研究工作思路

2.2 采用的实验方案

2.3 化学试剂与测试仪器

2.3.1 化学试剂

2.3.2 测试仪器

2.4 实验方法

2.4.1 纯铝电极制作与电化学测试

2.4.2 恒电位集气实验

第三章碱士金属离子与EDTA对铝在碱性溶液中的缓蚀作用

3.1 引言

3.2 实验结果与讨论

3.2.1 集气实验

3.2.2 铝电极极化曲线

3.2.3 电化学阻抗谱

3.2.4 添加剂的缓蚀作用分析

3.2.5 SEM

3.3 本章小结

第四章氧化锌和DE添加剂对纯铝在碱性溶液中的缓蚀作用

4.1 引言

4.2 实验结果与讨论

4.2.1 集气实验

4.2.2 铝电极极化曲线

4.2.3 电化学阻抗谱

4.2.4 SEM

4.3 本章小结

第五章纯铝在ZnO-PEG碱性溶液中的电化学行为

5.1 引言

5.2 实验结果与讨论

5.2.1 集气实验

5.2.2 铝电极极化曲线

5.2.3 电化学阻抗谱

5.2.4 放电测试

5.3 本章小结

总 结

参考文献

硕士期间发表论文

致谢