非負電性粒子對陽極的微弧沉積機制及其催化與防護性能研究.pdf

1、依據(jù)金屬離子或中性粒子于堿性溶液中膠體化后吸附OH-而呈負電性的化學(xué)原理，和利用鋁、鎂臺金微弧氧化過程中，液固界面微弧等離子體引發(fā)的陽極表面微熔狀態(tài)所具有的對外來粒子微冶金粘結(jié)功能，本文通過于堿性電解液中添加含既定金屬的弱酸鹽和納米二氧化硅顆粒，實現(xiàn)了金屬陽離子和電中性粒子轉(zhuǎn)變?yōu)閹ж撾娦阅z體粒子而被“綁縛”至陽極表面，借助微弧放電所引發(fā)的微冶金粘結(jié)功能，制各出具有催化功能的A12微弧氧化膜層和高耐蝕性的鎂合金微弧氧化膜層。為解決傳統(tǒng)催化

2、工程中催化劑活性組分易流失、難回收的技術(shù)難題和提高鎂合金微弧氧化膜層防護性能提供新的探究方法和理論依據(jù)，通過系統(tǒng)研究能量輸出和電解液組成兩個因素對微弧氧化膜層組織形貌及性能的影響規(guī)律，闡述了金屬陽離子和電中性粒子沉積于微弧氧化膜層的作用機制。
　　借助X射線光電子能譜(XPs)、能譜儀(EDS)分析了膜層的表面元素結(jié)合狀態(tài)以及活性組分的含量；利用掃描電鏡(SEM）、Image-PRO對微弧氧化膜層的表面形貌和孔隙率進行分析；以甲基

3、橙溶液的轉(zhuǎn)化率來表征膜層的催化性能和中性鹽霧腐蝕試驗及電化學(xué)試驗評價鎂合金微弧氧化膜復(fù)合膜層的耐蝕性。研究表明：
　　銅和鈷的醋酸鹽修飾劑，在堿性電解液中可形成帶負電荷的氫氧化物膠體粒子，在電場作用下，銅和鈷金屬陽離子被“綁縛”移至陽極表面，在微弧放電條件下，以CU20、CoO形式沉積于陽極微弧氧化膜層中，通過高溫熔融作用，微冶金粘結(jié)在膜層表面“峰谷”和“溝壑”微區(qū)。利用微弧發(fā)生時沿面離散集群分布的特點，于鋁陽極表面成功制備出沉積

4、Cu20-CoO的微弧氧化膜層，與常規(guī)方法制各的粉體催化劑相比較具有催化效果優(yōu)異、Cu離子的溶出量少，穩(wěn)定性好、多次循環(huán)再生的優(yōu)點。
　　單脈沖能量輸出會影響膜層中活性組分相對含量、比表面積和催化效果，膜層中Cu和Co元素的相對含量和表面活性物質(zhì)顆粒都是隨電壓的增大基本呈線性增加，同時孔徑也在增大，而孔徑數(shù)目在減?。活l率的增大使得膜層表面孔徑減小，60％的孔徑集中在2-4um，孔數(shù)稍有增加：隨著占空比的增加，膜層表面顆粒狀物質(zhì)逐漸

5、增多，膜層孔徑愈爰愈大，孔數(shù)在逐步減?。弘S著電壓的增大，所制各膜層催化活性依次增大，電壓為500v時．催化氧化1Oh后催化率可達94.4%：隨著占空比的增大，甲基橙轉(zhuǎn)化率先增大后減小，占空比為20%時，甲基橙轉(zhuǎn)化率最大約為96%左右。
　　電解液組成對所制備的催化膜層表面顆粒狀沉積物的元素組成和催化效果有所影響，其中“3Cu+9Co"電解液組成所制各膜層催化效率最高，反應(yīng)溫度提高，能加快催化氧化速率從而縮短反應(yīng)達到相同催化率時所需

6、的時間，表現(xiàn)為溫度等于65℃時，90min內(nèi)甲基橙降解率可達100%o
　　在電解中添加納米Si02粉末之后，在電解液中形成周圍帶負電荷的Si02膠體粒子，在微弧氧化進行中向陽極移動，并隨微弧的產(chǎn)生沉積到陶瓷層中，因此膜層中硅含量有了較大的提高，且為非晶態(tài)的Si02，填充膜層表面的微孔或者覆蓋于微孔之上，彌補了因Mg0為堿性氧化物不易耐酸介質(zhì)腐蝕和微弧電泳膜層耐高溫老化性能差的缺點，從而提高了膜層的致密性。添加納米Si02粉末后，