二次堿性鋅電極有機代汞緩蝕添加劑的制備及作用機制研究.pdf

1、針對二次堿性鋅電池在充放電過程中普遍存在的變形、枝晶、腐蝕等問題,本文合成了三種新的2-辛酮席夫堿基表面活性劑(M1、M2、M3)和三種聚乙二醇月桂酸單酯席夫堿基表面活性劑(M4、M5、M6),通過紅外光譜、熱分析方法對其結構進行表征。
　　研究了六種席夫堿基表面活性劑的溶解性、發(fā)泡力、乳化力、表面張力、臨界膠束濃度及親水親油平衡值(HLB)等基本性質。結果表明,40℃時六種席夫堿基表面活性劑均具有較好的水溶性;乳化實驗表明六種表

2、面活性劑對油酸的乳化能力最強;1×10-2 mol/L六種表面活性劑水溶液中,M3具有最低的表面張力為26.3mN/m;M1、M2臨界膠束濃度(CMC)為5×10-4 mol/L,其它四種表面活性劑為1×10-3mol/L,說明具有較高的表面活性;六種席夫堿基表面活性劑HLB為17左右,均屬于非離子型表面活性劑;濃度為2×10-2 mol/L的M4、M5、M6溶液最大發(fā)泡高度為19.3mm、泡沫相對穩(wěn)定性為0.953,M1、M2、M3發(fā)

3、泡力較差。
　　通過析氫實驗、失重法、電化學方法、掃描電鏡和X光電子能譜研究了六種席夫堿基表面活性劑在KOH溶液中對鋅電極和模擬堿性鋅鎳電池的電化學性能的影響。失重法、析氫實驗及塔菲爾極化曲線測試結果表明六種席夫堿基表面活性劑均具有良好的緩蝕作用,當濃度達到300mg/L其緩蝕效率可達80％以上,其緩蝕能力的大小為M4>M6>M5≈M1>M3>M2;循環(huán)伏安法和鋅遷移實驗表明,席夫堿基表面活性劑對涂膏式鋅電極枝晶、變形、遷移具有較

4、好的抑制作用;模擬鋅鎳電池的充放電曲線表明,電池放電電壓在1.9V至1.0V間,電池循環(huán)性能良好。
　　通過分子動力學模擬軟件Materials Studio5.5對真空和水溶液條件下六種席夫堿基表面活性劑分子在Zn(100)面的吸附過程及腐蝕介質粒子在吸附膜中的擴散機理進行了探討。徑向分布函數(shù)結果表明席夫堿基表面活性劑分子中C、N、O、Br等原子與Zn原子間形成了化學鍵,在Zn表面發(fā)生化學吸附。六種席夫堿基表面活性劑分子吸附能大