论文部分内容阅读
导电高分子聚吡咯（PPy）具有环境稳定性好、易合成、氧化还原可逆性高等优点,在金属防腐、传感器、光电器件、生命科学和电池等领域具有重要的应用研究价值。本文在不锈钢表面制备了多种PPy膜,采用扫描电子显微镜、红外光谱和四探针电导率测量仪分别对导电PPy的形貌、结构和电导率进行了表征,用循环伏安法研究了吡咯聚合的电化学行为,用画格法研究了PPy膜在不锈钢上的结合力,采用线性扫描伏安曲线、动电位极化曲线、自腐蚀电位-时间曲线、电化学阻抗谱等方法研究了PPy对不锈钢的防腐蚀机理。采用恒电流法分别在0.1 mol L-1吡咯+0.1 mol L-1高氯酸钠的水、乙腈、硝基甲烷溶液中合成了PPy膜,研究了溶剂亲核性对PPy的形貌、电导率以及防止不锈钢腐蚀性能的影响。有PPy膜覆盖的不锈钢的自腐蚀电位比裸不锈钢高,自腐蚀电流密度比裸不锈钢小。在水溶液中制备的PPy缺陷最多、导电性最差,对不锈钢的保护作用差。在三种溶剂中,水溶剂的亲核性最大,对吡咯聚合中间体的作用最大,链反应终止较容易,使得PPy链共轭度最短,膜的缺陷较最多,电导率最小。在1 mol L-1 H2SO4溶液中用动电位极化曲线、电化学阻抗谱研究PPy膜的防腐蚀性,由于硝基甲烷的亲核性最小,在硝基甲烷溶液中生成的PPy防腐蚀性能最好。采用恒电流法在不含和含0.005 mol L-1全氟辛基磺酸钾（KPFOS）的吡咯的草酸溶液中在不锈钢表面制备了PPy膜,研究了这两种膜对不锈钢的防腐蚀作用。掺杂PFOS-的PPy膜比不掺杂的膜在不锈钢表面上的结合力好。动电位极化曲线结果表明掺杂PFOS-的PPy膜在0.1 mol L-1 HCl中对不锈钢的保护作用比没有掺杂的好,自腐蚀电位-时间曲线结果表明掺杂PFOS-的PPy膜在3.5%NaCl溶液中浸泡35 d都保持在较正的电位,电化学阻抗谱结果表明掺杂了PFOS-的PPy膜在0.58%NaCl溶液中,有一扩散控制Warbury阻抗,腐蚀溶液在膜中扩散速度慢。全氟辛基磺酸钾提高了PPy膜在不锈钢上结合力,使PPy膜致密、孔隙小,提高了机械隔离作用,对不锈钢有更好的保护性。采用循环伏安法在不含和含0.01 mol L-1偏钒酸钠（NaVO3）的0.14 mol L-1草酸钠+0.06 mol L-1草酸+吡咯溶液中在不锈钢表面制备了PPy。用线性扫描伏安曲线、动电位极化曲线和电化学阻抗谱研究PPy膜在1 mol L-1 H2SO4对不锈钢的防腐蚀作用。结果表明,偏钒酸钠能抑制不锈钢的阳极溶解,使得电化学合成的PPy膜表面均匀,且提高了PPy的活性。掺杂在PPy膜内的VO3-释放出来,抑制了阴极反应减缓了不锈钢的阳极反应速度,使得不锈钢的腐蚀速度减慢。两种膜均使不锈钢的表面形成钝化膜,但是掺杂了VO3-的PPy膜的低频段的阻抗值比不掺杂的大,对不锈钢的保护作用较好,且掺杂了VO3-的PPy膜电阻大。掺杂了VO3-的PPy膜在硫酸溶液中浸泡的阻抗谱中,每一条阻抗谱都有一条扩散控制的Warbury阻抗,随着浸泡时间的延长,界面电荷转移电阻逐渐增大。VO3-的掺杂提高了PPy膜的防腐蚀性能。