电/磁场对缓蚀剂作用行为的影响

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本文主要研究电/磁场对缓蚀剂作用行为的影响。分别利用自己设计的可控湿度和可提供稳定磁场的装置来产生电场和磁场。利用这些装置来研究在薄液膜(TEL)下电场对缓蚀剂作用行为的影响和在硫酸溶液中磁场对缓蚀剂作用行为的影响。基于第一性原理,利用Materials Studio中的DMol3模块模拟环己胺、苯并三氮唑和喹啉分子的EHOMO(最高占据轨道能)、ELUMO(最低空轨道能)、能隙(ΔE=ELUMO-EHOMO)、电荷布居分析、偶极矩(μ)、电负性、Fukui函数等量子化学参数以及环己胺、苯并三氮唑和喹啉在有无2×1010V/m电场时的吸附能(Eads)。当电场的强度低于109V/m时,缓蚀剂的量子化学参数不会发生明显变化;当电场的强度达到109 V/m时,环己胺和苯并三氮唑的能隙随电场强度增大而减小,喹啉的能隙随着电场强度增大而增大;当施加垂直于电极表面且大小为2×1010V/m的电场后,环己胺和苯并三氮唑的吸附能减小,喹啉的吸附能增大。表明环己胺和苯并三氮唑的缓蚀效率随着电场强度增大而增大,喹啉的缓蚀效率随电场强度增大而减小。采用极化曲线和电化学阻抗谱研究N80碳钢在电场和缓蚀剂条件下的腐蚀行为。结果表明:垂直于电极的电场能够轻微促进N80碳钢腐蚀,但是不同方向的电场对N80碳钢腐蚀影响较小;添加环己胺和亚硝酸钠后,N80碳钢得到较好的保护;当施加从上往下且大小为2×105 V/m的电场后,环己胺的缓蚀效率提高而亚硝酸钠的缓蚀效率降低;当施加从下往上且大小为2×105 V/m的电场后,环己胺的缓蚀效率降低而亚硝酸钠的缓蚀效率提高。利用有限元模拟软件COMSOL Multiphysics模拟了两块永磁铁周围磁感应强度以及外磁场中N80碳钢电极表面的磁场分布。结果显示:两块永磁铁中心处磁场强度最高;当外磁场垂直于电极表面时,磁场主要分布在电极外圈;当外磁场平行于电极表面时,磁场均匀分布在电极表面。采用电化学手段分别研究在1.9 mT、3.8 mT以及12 mT的磁场下,磁场对不同偶极矩的缓蚀剂(十二胺、喹啉、丙烯基硫脲、硫脲)作用行为的影响。利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱分析样品表面腐蚀复合膜的成分和缓蚀剂与金属间的价键。结果表明:磁场能够提高缓蚀剂的缓蚀效率,磁场强度越大缓蚀剂的缓蚀效率越高;不同偶极矩的缓蚀剂受到磁场的影响不同,磁场对偶极矩较大的缓蚀剂影响较大。
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