原位橢圓偏振光譜法研究金屬表面膜的生長機(jī)制.pdf

1、金屬表面膜可以改變金屬的表面特性,賦予金屬材料新的功能,從而極大地擴(kuò)展金屬材料的應(yīng)用范圍。如TiO2、ZrO2納米管及聚苯胺納米薄膜因其具有更高的比表面積和輕質(zhì)小巧的特性,能顯著提高材料在光、電、磁、熱及催化等方面的性能,使其具有廣闊的應(yīng)用前景。然而目前很多金屬表面膜的生長機(jī)制并不清楚,因此采用高靈敏的原位測試方法研究金屬表面膜的生長機(jī)制具有重要意義。
　　采用原位橢圓偏振光譜法研究了有機(jī)體系中陽極氧化TiO2納米管的初期生長機(jī)制

2、;考察了電解液中含水量、氧化電壓對TiO2納米管初期生長過程的影響。結(jié)合 FE-SEM結(jié)果,采用單層、雙層、三層膜光學(xué)模型解析橢圓偏振光譜數(shù)據(jù),獲取TiO2納米管初期生長動力學(xué)參數(shù);增大電解液含水量、升高電壓均可加快陽極氧化反應(yīng)速率;有機(jī)體系中陽極氧化TiO2納米管生長較慢,在氧化時間80 s內(nèi)氧化膜各層均處于不穩(wěn)定的階段。
　　采用原位橢圓偏振光譜法研究了無機(jī)體系中陽極氧化ZrO2納米管的初期生長機(jī)制;考察了電解液中 F-濃度、

3、氧化電壓及溫度對其初期生長過程的影響。結(jié)合FE-SEM結(jié)果,采用各向異性膜模型對光學(xué)模型進(jìn)行補充,能更好地解析橢圓偏振光譜數(shù)據(jù)。結(jié)果表明:鋯的陽極氧化過程可清楚地分為4個階段,即阻擋層的形成、孔洞的萌生、孔洞的發(fā)展和多孔層的穩(wěn)定生長;多孔層進(jìn)入穩(wěn)定生長階段后厚度隨時間均呈線性增長,氧化膜的生長速率取決于此;增大電解液中 F-濃度、升高電壓和溫度均可以加快陽極氧化反應(yīng)速率,但不宜過大;F-對納米管的生成起關(guān)鍵作用;該體系中條件為20℃,2

4、0 V,0.15 M F-時,多孔層可獲得最大的生長速率為25.6 nm/s。
　　采用原位橢圓偏振光譜法研究了0.2 M苯胺+0.5 M H2SO4中鈦基底上恒電位法(PM)、脈沖電位法(PPM)和循環(huán)伏安法(CV)電沉積聚苯胺的過程,結(jié)合FE-SEM結(jié)果,采用Cauchy模型解析橢圓偏振光譜數(shù)據(jù),獲取聚苯胺電沉積動力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明:聚苯胺在硫酸體系中的電沉積過程可分為3個階段,即成核、線性生長和穩(wěn)定生長;PPM法沉積最快,線