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1、四 川 师 范 学 院 学 报在 碱 性 溶 液 中 纲 的 腐 蚀 机 理 的 研 究冉 琴 江 玲 蔡 铎 昌化 学 系【 摘 要 】 本 文 运 用 循 环 伏 安 法 来 获 得 铜 在 碱 性 溶 液 中 的 电 化 学 数 据 , 结合 光 谱 信 息 确 认 在 碱 性 溶 液 中 铜 腐 蚀 的 基 本 历 程 , 并 通 过 动 力 学 特 征 的 分 析 ,获 得 了 该 腐 蚀 机 理 的 重 要 信 息 , 为 控 制 铜 的 腐 蚀 提 供 线 索关 键 词 铜 的 腐 蚀 , 碱 性 溶 液 , 循 环 伏 安 法 , 机 理铜 在 碱 性 溶 液 中 的 腐 蚀
2、机 理 属 于 电 极 溶 液 界 面 体 系 的 现 场 研 究 对 这 一 课 题 , 前人 已 进 行 了 一 定 的 研 究 , 提 出 了 在 碱 性 溶 液 中 铜 氧 化 的 基 本 历 程 乏 , 但 对 铜 腐 蚀 机理 的 动 力 学 特 征 还 缺 乏 深 入 的 研 究 , 为 此 , 我 们 利 用 循 环 伏 安 法 这 一 电 化 学 测 试 技 术 进行 了 研 究 , 现 报 道 于 后命 立 入夕 叮 习 丝、 药 品 与 仪 器溶 液 , 溶 液铜 电 极 , , 电 极 , 铂 电 极 , 三 电 极 电 解 池 , 一 型恒 电 位 仪 , 一 记 录
3、 仪 。、 实 验 方 法以 制 备 的 铜 电 极 为 研 究 电 极 、 、 , 电 极 为 参 比 电 极 , 以 铂电 极 为 辅 助 电 极 组 成 三 电 极 电 解 池 。 控 制 扫 描 电 位 幅 度 为 。 、 一 , 在 不同 的 扫 描 速 度 下 绘 制 铜 电 极 在 溶 液 中 的 循 环 伏 安 图 。结 果 与 讨 论当 对 一 电 极 体 系 进 行 线 性 扫 描 时 , 电 极 电 流 为 双 电 层 充 电 电 流 及 电 极 反 应 电 流 之 和 ,不 文 于 年 月 日 收 到在 没 有 电 化 学 反 应 及 吸 脱 附 现 象 发 生 时 ,
4、 电 流 个 部 为 双 电 层 充 电 电 流 且 保 持 定 值 ,当 发 生 电 化 学 反 应 时 , 电 极 电 流 增 大 , 且 在 某 包 位 下 出 现 电 流 峰 , 由 峰 电 位 、 峰 电 流 的值 就 可 以 研 究 电 极 反 应 。 我 们 根 据 实 验 获 得 的 信 自 、 作 如 下 几 方 面 分 析在 碱 性 溶 液 中 铜 腐 蚀 反 应 的 机 理一图 液 溶 中 铜 电 极的 循 环 伏 安 图在 。 溶 液 中 , 铜 电 极 的 循 环 伏安 图 如 图 所 示 根 据 该 图 中 峰 电 位 的 值 就 可以 初 步 判 断 出 所 发
5、生 的 电 极 反 应 正 向 扫 描 在一 。 处 , 出 现 弱 峰 , 对 映 着 的 吸 附 ,随 着 电 位 向 正 方 向 移 动 , 出 现 了 阳 极 电 流 峰 ,说 明 发 生 了 一 电 极 反 应 , 对 映 着 电 极 上 发 生 氧化 , 形 成 十 的 化 合 物 然 后 阳 极 电 流 又 逐 渐下 降 , 这 是 由 于 电 极 表 面 覆 盖 物 的 覆 盖 程 度 不断 增 加 所 致 当 电 位 增 至 一 时 又 出 现一 新 的 电 流 峰 皿 , 说 明 发 生 了 另 一 氧 化 反 应 ,形 成 “ 十 的 化 合 物 此 后 电 位 在 十
6、时阳 极 电 流 又 开 始 上 升 , 这 是 由 于 碱 性 溶 液 中 的 析 过 程 所 致 电 位 扫 描 至 点 开 始 换 向进 行 负 向 扫 描 , 随 着 电 位 下 降 , 先 后 出 现 两 个 阴 极 峰 峰 、 峰 , 这 两 个 峰 对 映 着 铜的 化 合 价 降 低 的 两 个 还 原 过 程 , 、 负 向 扫 描 至 。 点 一 以 后 ,发 生 了 强 碱 性 溶 液 中 的 还 原 过 程 , 扫 描 至 点 又 重 复 上 述 过 程 对 铜 电 极 上 的 电 极 反应 , 经 过 我 们 分 析 发 现 有 铜 的 氢 氧 化 物 中 间 产 物
7、 形 成 可 以 认 为 在 碱 性 溶 液 中 铜 腐 蚀 反应 的 机 理 为十、铜 腐 蚀 反 应 的 动 力 学 参 数我 们 控 制 一 定 的 电 位 扫 描 幅 度 , 在 不 同 的扫 描 速 度 下 绘 制 循 环 伏 安 图 如 图 所 示由 该 图 就 可 测 得 不 同 扫 描 速 度 下 的 峰 电 流、 峰 电 位 卿 , 见 下 表根 据 表 中 的 数 据 , 可 作 出 。 及 叽曲 线 分 别 如 图 、 图 所 示一 口 ,口 ,口 ,图 溶 液 中 铜 电 极 在 不 同扫 描 速 度 下 的 循 环 伏 安 图炙 衣 文 报 呼 的 电 位 都 是 相
8、 对 于 八 , 。 的 电 极 电 位息布工 的曰 目召 口布一 。自卜目州白 州牛工。卜口曰召 卜布。门卜,召 净沁曰。月。帕两首序分井日姗。回例习遨辞裕海例思尸苦夕自。曰祷曰。曰。口的。 。目同。回。臼厂曰户仁拼 石飞 月 心。目匕尸。曰一一帅卿二急 八气 奋 八,玉月 。 另 压 。 。念借 。 , 女 。“ 可 逆 部 分 可 逆 口 “ 完 全 不 可 逆 ”。 、 十 及 。 。 、 。 的 全甲 。 。 。刀一。一 ,二 一一 。 一 卫“ 部 分 可 逆 ”。留一力卜工 ,臼一 ,“ 可 逆 ” “ 完 全 不 可 逆 ”图 , 。 、 七 及 。 三 立 中 曲 线对 于
9、一 个 确 定 的 电 化 学 体 系 , 在 电 势 扫 描 法 中 可 能 显 示 出 “ 可 逆 , 、 “ 部 分 可 逆 ”戈 “ 不 可 逆 ” 的 行 为 , 这 取 决 于 实 验 中 所 采 川 的 电 势 扫 描 速 度 , 且 有 “、 ,、少、 ,盆白月 、了厄了气 、勺刁 、可 逆 过 程 一 的 找 帅 “ 。 一不 可 逆 过 程 厂 一 、 已 讨 。 。 一 一 。 一 、各 一 。 图 、 表 明 在 慢 速 扫 描 时 , 体 系 呈 现 “ 可 逆 ” 的 性 质 , 甲 , 与 犷 无 关 , 为 常 数 , 而 , 随讨 的 变 化 服 从 式 当
10、增 加 时 , 体 系 变 为 “ 部 分 可 逆 , , 此 时 , 虽 然 也 随 的 增 加而 增 加 , 但 不 与 “ 成 正 比 , 外 不 再 是 常 数 当 足 够 大 时 , 体 系 进 一 步 转 化 为 “ 不 可逆 , , 、 , 与 的 关 系 服 从 式 , 耐 搏 度 与 讨 成 正 比 , 只 是 斜 率 不 同 , 满 足式 由 , “ 、 , , 曲 线 就 可 求 得 “ 斜 率 及 阴 极 反 应 传 递 系 数 和 阳 极 反 应传 递 系 数 口 , 结 果 见 表表 铜 腐 蚀 反 应 的 皿 要 动 力 学 今 教 值项 目 住 , 。 , 竺乃
11、铜 腐 蚀 反 应 的 特 点从 图 、 图 都 能 看 出 生 成 的 峰 电 流 大 于 生 成 的 峰 电 流 , 表 明 在 电 极 上生 成 的 量 很 少 , 而 主 要 产 物 是 , 这 说 明 腐 蚀 的 主 反 应 是 生 成 的 反 应, 。 、 , , 士 , 二 。 、 。 , , 。 。 加 , 。 。 加 下 力 , 。 , 二 、 、 , , , , 。 , 跳 二 , 。 从 表 的 结 果 来 看 , 阳 极 峰 、 阴 极 峰 的 峰 电 流 之 比 命 手 , 阳 极 峰 、 阴 极 峰的 峰 电 位 之 差 、 户 一 甲 户 一 、 手 梦 二 ,
12、且 随 的 增 大 , 甲 。 也 增 大 , 反 扫 时 又 有电 流 , 说 明 该 电 极 过 程 为 部 分 可 逆 过 程从 表 可 看 出 , 。 , 斗 的 斜 率 值 较 大 , 其 甲 , 也 大 , 说 明 该 反 应 的极 化 大 , 反 应 不 易 进 行 , 速 度 常 数 较 小 , 因 此 该 腐 蚀 机 理 的 速 度 控 制 步 骤 为 生 成 的反 应夕 值 为 阳 极 反 应 的 传 递 系 数 , 表 征 了 电 极 电 势 对 活 化 能 的 影 响 程 度 , 即 若 增 加电 极 电 势 甲 , 阳 极 反 应 的 活 化 能 降 低 红 夕 甲
13、从 表 知 反 应 。 一 义 的 口 值 较 大 , 说明 改 变 电 极 电 势 刊 惬 以 斤 化 能 毋 响 也 较 、综 上 所 述 , 。 在 碱 性 洛 液 中 的 腐 蚀 机 理 是 先 生 成 和 , 再 分 解 成。 和 , 反 应 的 主 产 物 是 , 生 成 “ 的 反 应 为 速 度 控 制 步 骤 , 该 腐 蚀 反 应 为部 分 可 逆 反 应 , 改 变 电 极 电 势 对 生 成 “ 的 反 应 的 活 化 能 影 响 较 大 这 为 拉 制 铜 在 碱 性溶 液 中 的 腐 蚀 提 供 了 重 要 依 据参 考 文 献,叱 一 , 一 ,查 全 性 电 极 过 程 动 力 学 导 论 科 学 出 版 社 ,八尽 , 一 一, , 公 ,卫丈 , ,
