铝在碱性溶液中的电化学行为及其缓蚀剂研究

摘要

该文就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理进行了系统、深入的研究.该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.接着,作者简要地介绍了该文的总体思路和实验方案.在该文第三章中,作者主要应用电化学阻抗谱研究了纯铝在碱性溶液中的电化学行为,分别基于等效电路模型和电极反应动力学提出了阻抗模型,推导了分别以等效电路元件和电极反应的状态变量的偏导数表示的法拉第导纳的表达式,最终从实验数据中解出了状态变量和各基元反应步骤的动力学参数,从而确定了电极反应的速率控制步骤和活性反应物在表面的覆盖密度.在第四章中,作者运用导师曹楚南院士提出的阻抗谱理论处理纯铝在碱性溶液中的阻抗谱,用导师张鉴清编写的基于状态变量时间常数的拟合软件IMPD进行拟合,并分析了其中状态变量的弛豫过程和时间常数.在接下来的第五章和第六章中,作者研究了在这一体系中的两种典型缓蚀剂的作用机理,它们分别属于吸附型缓蚀剂和成相型缓蚀剂.最后,在该文第七章中,作者尝试应用KOH-乙醇溶液作电解液,研究纯铝在其中的电化学行为.这一研究工作的提出是基于以下设想,即KOH作为强碱可以溶解纯铝表面的氧化膜,使之活化;另一方面,乙醇中的质子活性远低于水,因而阴极析氢反应将难以进行.

目录

文摘

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第一章绪论

§1.1铝在化学电源中应用的历史

§1.2铝电池的分类和概况

§1.2.1水溶液铝电池

§1.2.2非水介质铝电池

§1.3碱性溶液中铝及铝合金阳极腐蚀电化学研究进展

§1.3.1碱性介质中纯铝的电化学反应机理研究进展

§1.3.2碱性溶液中铝合金阳极的发展概况

§1.3.3碱性溶液中铝的缓蚀剂发展概况

参考文献

第二章工作提出及实验设计

§2.1本论文的选题及总体思路

§2.2本论文采用的实验方案

§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腐蚀失重实验

§2.4.3恒电位集气实验

§2.4.4铝合金阳极的冶炼制备

参考文献

第三章纯铝在碱性溶液中溶解过程的电化学阻抗谱解析

§3.1引言

§3.2基于等效电路的EIS模型

§3.3基于反应动力学的EIS模型

§3.3.1阳极过程法拉第导纳的推导

§3.3.2阴极过程法拉第导纳的推导

§3.3.3总反应的法拉第导纳

§3.3.4状态变量偏微分量的求值

§3.3.5基元反应动力学参数的求值

§3.4本章小结

参考文献

第四章纯铝在碱性溶液中阳极溶解过程的EIS时间常数

§4.1引言

§4.2状态变量的弛豫过程与时间常数

§4.3电化学阻抗谱的时间常数

§4.4本章小结

参考文献

第五章钙和酒石酸盐对铝在碱性溶液中的缓蚀作用

§5.1引言

§5.2实验结果与讨论

§5.2.1酒石酸钙的缓蚀作用和缓蚀机理

§5.2.2酒石酸根离子与钙离子的协同作用

§5.2.3钙作为合金元素的缓蚀作用及与酒石酸盐的协同效应

§5.3本章小结

参考文献

第六章锌和DE添加剂对铝在碱性溶液中的协同缓蚀作用

§6.1引言

§6.2实验结果与讨论

§6.3本章小结

参考文献

第七章纯铝在KOH-乙醇溶液中的电化学行为

§7.1引言

§7.2实验结果与讨论

§7.3本章小结

参考文献

总结与展望

附录Ⅰ博士期间发表的论文

附录Ⅱ致谢

附录Ⅲ作者简历