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硅烷sol-gel材料在金属腐蚀防护、光学及光催化材料、电分析和生物传感器等领域有着广泛应用。传统浸涂或旋涂法制备硅烷sol-gel薄膜过程中,受成膜动力学的限制,得到的薄膜较薄、可调控性差。基于阴极局部碱化促进硅烷sol-gel成膜的电沉积法的引入,有效地解决了这个问题。目前,电沉积硅烷sol-gel薄膜的研究主要侧重于电分析和生物传感器材料的制备。本论文中,研究了硅烷sol-gel薄膜电沉积过程中若干基础问题,在此基础上成功制备得到了具有梯度结构的sol-gel薄膜；提出采用一步电沉积技术制备金属锌掺杂的硅烷膜和硅烷掺杂的电泳漆涂层用于金属防护；提出以电沉积无机Si02为模板制备电催化活性提高的多孔薄膜材料；采用两步法或一步法实现了电沉积sol-gel薄膜的超疏水化,拓展了电沉积硅烷sol-gel薄膜的应用。本论文主要研究工作包括：(1)研究了电沉积sol-gel薄膜的若干基础问题。采用EQCM原位监测电沉积硅烷sol-gel薄膜成膜过程,提出了硅烷sol-gel成膜过程分为“诱导成膜期”——慢速生长期——快速生长期三个步骤,其中“诱导成膜期”的长短取决于施加的电极电位。理论计算发现,不同电位下,薄膜开始形成时电极表面pH均在9.8左右,而薄膜的孔隙率随沉积电位负移而增大。气体吸脱附实验表明沉积电位越负,所得薄膜的比表面积越小,而荧光染料吸附试验表明,沉积电位越负,所得sol-gel薄膜的吸附能力越强。在此基础上,提出并实现了电沉积制备具有横向梯度结构的硅烷sol-gel薄膜。(2)硅烷电沉积在金属防护中的应用。主要包括两个方面：一、利用阴极电位下,前驱体中锌离子发生还原生成金属锌单质；同时,H2O、O2或N03-离子还原生成的OH-可提高阴极局部pH,促进硅烷成膜,从而实现一步电化学共沉积制备金属锌掺杂的硅烷膜。EIS、开路电位、湿热试验及铁离子溶出实验均表明,掺杂金属锌可提高硅烷膜的耐蚀性能,XPS确定了复合膜中锌以金属锌单质的形态存在。二、利用阳离子环氧树脂和硅烷均可在阴极电位下成膜的共同点,一步阴极电泳沉积构建硅烷掺杂的电泳漆“超级涂层”用于镀锌钢的腐蚀防护。EIS测试表明,掺杂少量硅烷(0.3wt.%BTSE或0.5wt.%MTMS)可显著提高电泳漆涂层的耐蚀性能,降低涂层的吸水率,提高涂层的机械性能和疏水性,FTIR测试表明掺杂的硅烷组分可在金属/涂层界面优先富集,起到提高涂层与基体结合力的作用。(3)电沉积SiO2模板技术在纳米多孔电极材料制备中的应用。首先,一步电沉积制备SiO2/Ni或SiO2/Co3O4复合膜,然后,在KOH溶液中经过循环伏安处理,得到多孔Ni或多孔Co3O4薄膜。SEM和TEM测试表明,以SiO2为模板制备的Ni或Co3O4薄膜多孔性增大,FTIR, EDX点能谱和面能谱证明碱液中循环伏安处理可有效去除复合膜中的SiO2组分,电化学测试(LSV和CV)表明采用该法制备的多孔Ni和多孔Co3O4薄膜电极用于超级电容器及碱性和中性环境下析氧阳极时电催化活性均显著提高。(4)电沉积超疏水sol-gel薄膜及其性能研究。主要包括两个方面：一、利用电沉积无机SiO2薄膜高度粗糙多孔的性质,结合长链烷基硅氧烷良好疏水性的特点,采用两步法制备得到了超疏水siO2薄膜。SEM图片和表面轮廓仪测试表明改变沉积时间和施加电位,可有效调控薄膜的厚度、粗糙度及疏水性。此外,还研究了基体和表面活性剂对超疏水SiO2薄膜的影响。二、一步电沉积制备超疏水有机硅烷sol-gel薄膜和无机-有机复合硅烷sol-gel薄膜。无机SiO2组分的引入可有效提高超疏水薄膜的热稳定性、酸碱稳定性和机械强度。