氨基酸類生物分子對(duì)銅緩蝕性能的光譜和電化學(xué)研究.pdf

1、銅具有優(yōu)異的強(qiáng)度、機(jī)械加工性能、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、可焊接性及耐腐蝕性等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的熱循環(huán)系統(tǒng)。通常情況下銅耐蝕性較好，但在含氧的水、氧化性酸及含有CN-、NH4+、Cl-、NO3-的溶液中可形成配位離子，產(chǎn)生較嚴(yán)重的腐蝕。在各種防腐蝕的方法中，使用銅緩蝕劑抑制銅及銅合金的腐蝕是一種十分經(jīng)濟(jì)有效的辦法。本文主要采用氨基酸類生物分子作為銅的緩蝕劑分子，該分子屬于綠色、無污染的生物分子，其對(duì)銅的綠色緩蝕具有重要的意義。表面增強(qiáng)拉

2、曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering，SERS)光譜具有很高的靈敏度并且可以給出精細(xì)的結(jié)構(gòu)信息，并且樣品無需前處理而且可以達(dá)到無損檢測(cè)，這使得它非常適合生物樣品的檢測(cè)。本論文利用拉曼光譜實(shí)現(xiàn)對(duì)分子在電極表面的吸附構(gòu)型檢測(cè)，用來研究分子在電極表面不同的構(gòu)型構(gòu)象對(duì)緩蝕性能的影響。表征分子緩蝕性能的方法主要是通過電化學(xué)阻抗、電化學(xué)極化曲線和循環(huán)伏安法，并運(yùn)用相關(guān)的公式計(jì)算出了采用不同方法所得到的緩蝕效率。

3、最后，通過密度泛函理論(DFT)計(jì)算分子的最高分子占有軌道(HOMO)和最低分子未占有軌道(LUMO)以及偶極矩，實(shí)驗(yàn)和理論相結(jié)合共同論證了分子在電極表面的吸附構(gòu)象對(duì)緩蝕性能的影響。
　　 1.半胱胺是一種生物分子，分子結(jié)構(gòu)中含有巰基，能夠很好地和銅作用。本實(shí)驗(yàn)采用半胱胺作為緩蝕劑分子，研究了不同的pH、不同的組裝時(shí)間、不同濃度的半胱胺溶液對(duì)銅緩蝕性能的影響。不同組裝時(shí)間表明當(dāng)組裝時(shí)間為5h時(shí)，所得到的拉曼譜圖主要以直立構(gòu)象為主

4、，說明直立構(gòu)象更有利于緩蝕。當(dāng)組裝溶液的濃度為10-4 M時(shí)，拉曼譜圖的峰要比10-2 M時(shí)更加清晰，緩蝕效率也更高，說明低濃度有利于緩蝕。對(duì)pH值的研究表明，當(dāng)pH=2.85時(shí)，此時(shí)的緩蝕效率最好，可以達(dá)到90.00％，分子在電極表面的吸附構(gòu)象是以直立構(gòu)象為主。
　　 2.為了更好地提高緩蝕效率，又進(jìn)行了半胱胺/半胱氨酸復(fù)合組裝膜對(duì)銅緩蝕性能的研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)復(fù)合組裝半胱胺5h的緩蝕效率沒有單獨(dú)組裝5h的好。復(fù)合自組裝半胱胺1h

5、半胱氨酸3h的緩蝕效率最好，阻抗和極化圖譜共同驗(yàn)證了這一點(diǎn)。復(fù)合組裝膜的循環(huán)伏安圖說明半胱氨酸已經(jīng)組裝到電極表面，同時(shí)原位光譜表征了半胱胺分子的拉曼峰從無到有的過程，說明復(fù)合組裝膜已經(jīng)形成。原位光譜中，隨著電位的變化到譜峰的變化，表明了半胱氨酸和半胱胺在銅電極表面先后的脫附過程，表征了復(fù)合組裝膜已經(jīng)形成。
　　 3.五羥色胺簡(jiǎn)稱5-HT，是一種電活性的吲哚衍生物，在大腦中充當(dāng)一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)利用拉曼光譜實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同pH