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自组装单分子膜(Self-assembled monolayers,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。自组装技术作为一种在温和条件下简单、方便的成膜方法在金属腐蚀和防护领域有着广泛的应用前景。在各种自组装体系中,含硫化合物特别是烷基硫醇在金表面形成的SAMs是研究最广的自组装体系,但由于金本身属于惰性金属,以硫醇/金体系作为腐蚀研究对象缺乏实用性。 铜是重要的商用金属,铜及其合金由于良好的导电、导热性能而被广泛地应用于化学工业、电子工业、加热和冷却系统,关于铜的腐蚀与防护的研究是腐蚀科学领域的一个重要研究课题。因为铜在空气中很容易被氧化,硫醇在铜表面成膜相对困难,但从金属腐蚀防护研究的角度来说,在铜表面组装烷基硫醇类SAMs并进一步研究此类单分子膜对金属铜基底的腐蚀保护作用不仅具有理论意义,而且具有重要的潜在应用价值。 本论文利用硝酸化学蚀刻预处理技术制备了新鲜、有活性、无氧化物的铜表面,在新鲜的铜表面自组装了正十八烷基硫醇(C18SH)、正十二烷基硫醇(C12SH)、正己基硫醇(C6SH)有序单层分子膜,并通过多种电化学方法,结合FTIR等技术,对自组装硫醇分子膜的特性、缺陷和腐蚀防护性能进行了较为详细的表征。 利用稳态极化曲线、循环伏安、交流阻抗等电化学手段研究了C18SH、C12SH、C6SH三种烷基硫醇SAMs的耐蚀性能,结果发现:在其它相同的条件下,烷基硫醇的碳链越长,自组装时间越长,自组装膜对铜基底的腐蚀保护能力越强。循环伏安和FTIR测试则表明,在较低的阳极电位,烷基硫醇SAMs对铜基底的阳极溶解具有很强的抑制作用:但随着阳极电位的逐渐增加,SAMs逐渐从基底除去,对阳极溶解的抑制作用将随之消失。我们建立了腐蚀模型,定性地解释了SAMs覆盖的铜电极的孔蚀形成机理。本论文还利用电化学阻抗谱(EIS)测定了C18SH、C12SH、C6SH SAMs在相同摩尔浓度的NaCl、HCl、H2SO4腐蚀溶液中对铜基底的腐蚀保护性能。由于SAMs具有憎水性,可有效地防止铜基底与腐蚀离子的接触,从而在相当程度上抑制了铜的腐蚀。我们建立了SAMs