基於表面和界面同步觀測技術研究金屬的局部腐蝕

《基於表面和界面同步觀測技術研究金屬的局部腐蝕》是依託江蘇師範大學，由王超擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於表面和界面同步觀測技術研究金屬的局部腐蝕
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王超
• 依託單位：江蘇師範大學

項目摘要

金屬局部腐蝕機理研究始終是腐蝕電化學研究中的熱點與前沿領域。電極表面與電極/溶液界面的動態變化與腐蝕電化學過程密切相關，這種動態變化信息的獲得在金屬腐蝕尤其是金屬局部腐蝕電化學研究中既是重點也是難點。本項目擬在電化學測試基礎上，首次把掃描電化學顯微鏡技術與數字全息術同步結合，實現兩種實驗技術的優勢互補，現場、同步觀測金屬局部腐蝕過程中電極表面狀態和電極/溶液界面的動態變化，研究溶液組成、外加磁場、表面自組裝膜等多種因素對金屬局部腐蝕過程的影響，配合使用XPS、AFM和SEM等表面物理方法，為揭示金屬發生局部腐蝕的本質提供有說服力的實驗依據，並有可能為研究自組裝膜的性能、提高緩蝕效率，提供一種新的思路和新的研究方法。

結題摘要

局部腐蝕在金屬腐蝕電化學研究中既是重點也是難點，而腐蝕過程中電極表面與電極/溶液界面動態變化信息的獲得，是揭示相關反應機理的關鍵。本項目將電化學測試與現場表面觀察技術（Scanning Electrochemical Microscope, SECM）和實時數字全息界面成像技術（Digital Holographic Interface Imaging, DHII）同步結合，實時、現場觀測金屬局部腐蝕過程中電極表面和電極/溶液界面的動態變化，研究不同金屬與合金、表面自組裝膜、外加磁場等多種因素對金屬局部腐蝕過程的影響，為揭示局部腐蝕的本質提供了有說服力的實驗依據，並成功拓展了實時DHII技術在鋰電池機理研究方面的套用。 基於現場表面SECM技術，研究了金屬表面混合自組裝膜緩蝕行為以及氫對X70碳鋼在模擬土壤液中點蝕行為的影響等；利用實時DHII技術研究了不鏽鋼點蝕機理及鎳在H2SO4+ SCN-溶液中的電流振盪；將表面和界面兩種觀察技術相結合，以鐵在硫酸溶液中的電化學振盪為例，研究了成膜振盪機理，首次對膜的組成提供了最為直接的證據；將實時DHII技術拓展套用到電池領域，對鋰離子電池SEI膜的形成過程進行了現場觀察，使我們能夠更好地理解SEI膜的形成過程；首次通過原位技術證實了硫穿梭效應的存在，為下一步提高鋰硫電池性能，選擇更好的電極和電解質提供了依據。 針對實時DHII技術與現場SECM技術同步觀察存在的問題，開發出對電極表面進行實時原位觀察的數字全息表面成像（Digital Holographic Surface Imaging, DHSI）技術，有望廣泛套用於金屬局部腐蝕電化學動力學研究過程。 相關研究結果已發表在Corrosion Science、Electrochimica Acta、Electrochemistry Communications、Journal of The Electrochemical Society以及The Journal of Physical Chemistry C等腐蝕與電化學領域國際權威期刊上。項目研究所用相關技術已取得兩項授權發明專利。