1. Preparazzjoni tal-kisi
Sabiex jiġi ffaċilitat it-test elettrokimiku aktar tard, 30mm huwa magħżul × 4 mm 304 Stainless steel bħala l-bażi. Pollakk u neħħi s-saff tal-ossidu residwu u t-tikek tas-sadid fuq il-wiċċ tas-sottostrat bis-sandpaper, poġġihom ġo bekk li jkun fih l-aċetun, ittratta t-tbajja 'fuq il-wiċċ tas-sottostrat b'BG-06C Cleaner ultrasonic tal-Bangjie Electronics Company għal 20min, neħħi Il-fdalijiet tal-ilbies fuq il-wiċċ tas-sottostrat tal-metall bl-alkoħol u l-ilma distillat, u nixxefhom bil-blower. Imbagħad, l-alumina (Al2O3), il-grafena u n-nanotubu tal-karbonju ibridu (MWNT-COOHSDBs) ġew ippreparati fi proporzjon (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2), u poġġew ġewwa Mitħna tal-ballun (QM-3sp2 tal-fabbrika tal-istrumenti Nanjing Nanda) għat-tħin u t-taħlit tal-ballun. Il-veloċità li ddur tal-mitħna tal-ballun kienet issettjata għal 220 r / min, u l-mitħna tal-ballun ġiet imdawra
Wara t-tħin tal-ballun, issettja l-veloċità tar-rotazzjoni tat-tank tat-tħin tal-ballun biex tkun 1/2 alternattivament wara li t-tħin tal-ballun jitlesta, u waqqaf il-veloċità tar-rotazzjoni tat-tank tat-tħin tal-ballun biex tkun 1/2 alternattivament wara li t-tħin tal-ballun jitlesta. L-aggregat taċ-ċeramika mitħun tal-ballun u legatur huma mħallta b'mod uniformi skont il-frazzjoni tal-massa ta '1.0 ∶ 0.8. Fl-aħħarnett, il-kisi taċ-ċeramika li jwaħħal inkiseb permezz tal-proċess tal-vulkanizzazzjoni.
2. Test tal-korrużjoni
F'dan l-istudju, it-test tal-korrużjoni elettrokimika jadotta Shanghai Chenhua Chi660E l-istazzjon elettrokimiku, u t-test jadotta sistema ta 'test ta' tliet elettrodi. L-elettrodu tal-platinu huwa l-elettrodu awżiljarju, l-elettrodu tal-klorur tal-fidda tal-fidda huwa l-elettrodu ta 'referenza, u l-kampjun miksi huwa l-elettrodu li jaħdem, b'żona ta' espożizzjoni effettiva ta '1cm2. Qabbad l-elettrodu ta 'referenza, l-elettrodu tax-xogħol u l-elettrodu awżiljarju fiċ-ċellula elettrolitika mal-istrument, kif muri fil-Figuri 1 u 2. Qabel it-test, jixxarrab il-kampjun fl-elettrolit, li huwa ta' 3.5% soluzzjoni NaCl.
3. Analiżi Tafel tal-korrużjoni elettrokimika tal-kisi
Il-Fig. 3 turi l-kurva tafel ta 'substrat mhux miksi u kisi taċ-ċeramika miksi b'addittivi ta' nano differenti wara korrużjoni elettrokimika għal 19H. Il-vultaġġ tal-korrużjoni, id-densità tal-kurrent tal-korrużjoni u d-dejta tat-test tal-impedenza elettrika miksuba mit-test tal-korrużjoni elettrokimika huma murija fit-Tabella 1.
Issottometti
Meta d-densità tal-kurrent tal-korrużjoni hija iżgħar u l-effiċjenza tar-reżistenza għall-korrużjoni hija ogħla, l-effett tar-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi huwa aħjar. Jista 'jidher mill-Figura 3 u t-Tabella 1 li meta l-ħin tal-korrużjoni huwa 19h, il-vultaġġ massimu tal-korrużjoni tal-matriċi tal-metall vojt huwa -0.680 V, u d-densità tal-kurrent tal-korrużjoni tal-matriċi hija wkoll l-akbar, li tilħaq 2.890 × 10-6 a / cm2。 Meta miksi b'kisja taċ-ċeramika tal-alumina pura, id-densità tal-kurrent tal-korrużjoni naqset għal 78% u l-PE kienet ta '22 .01%. Juri li l-kisi taċ-ċeramika għandu rwol protettiv aħjar u jista 'jtejjeb ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi fl-elettrolit newtrali.
Meta 0.2% MWNT-COOH-SDBs jew 0.2% graphene ġie miżjud mal-kisi, id-densità tal-kurrent tal-korrużjoni naqset, ir-reżistenza żdiedet, u r-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi tjiebet aktar, b'PE ta '38 .48% u 40.10% rispettivament. Meta l-wiċċ huwa miksi b'0.2% MWNT-COOH-SDBs u 0.2% tal-kisi tal-alumina mħallta tal-graphene, il-kurrent tal-korrużjoni jitnaqqas aktar minn 2.890 × 10-10-6 A / cm2 'l isfel għal 1.536 × 10-10-6 A / cm2, ir-reżistenza massima, ir-reżistenza massima valur, żdied minn 11388 Ω għal 28079 Ω, u l-PE tal-kisi jista 'jilħaq 46.85%. Juri li l-prodott immirat ippreparat għandu reżistenza tajba għall-korrużjoni, u l-effett sinerġistiku tan-nanotubi tal-karbonju u tal-grafena jista 'jtejjeb b'mod effettiv ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi taċ-ċeramika.
4. Effett tat-tixrib tal-ħin fuq l-impedenza tal-kisi
Sabiex tkompli tesplora r-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi, meta titqies l-influwenza tal-ħin ta 'immersjoni tal-kampjun fl-elettrolit fit-test, il-kurvi tal-bidla tar-reżistenza tal-erba' kisi f'ħin differenti ta 'immersjoni huma miksuba, kif muri fil-figura 4.
Issottometti
Fl-istadju inizjali tal-immersjoni (10 h), minħabba d-densità u l-istruttura tajba tal-kisi, l-elettrolit huwa diffiċli biex tgħaddas fil-kisi. F'dan iż-żmien, il-kisi taċ-ċeramika juri reżistenza għolja. Wara li jixxarrab għal perjodu ta 'żmien, ir-reżistenza tonqos b'mod sinifikanti, minħabba li mal-mogħdija taż-żmien, l-elettrolit gradwalment jifforma kanal ta' korrużjoni mill-pori u xquq fil-kisi u jippenetra fil-matriċi, li jirriżulta fi tnaqqis sinifikanti fir-reżistenza ta ' il-kisi.
Fit-tieni stadju, meta l-prodotti tal-korrużjoni jiżdiedu għal ċertu ammont, id-diffużjoni tkun imblukkata u d-distakk huwa mblukkat gradwalment. Fl-istess ħin, meta l-elettrolit jippenetra fl-interface tat-twaħħil tas-saff / matriċi tal-qiegħ tat-twaħħil, il-molekuli tal-ilma jirreaġixxu mal-element Fe fil-matriċi fil-kisi / ġonta tal-matriċi biex jipproduċu film irqiq tal-metall ossidu, li jfixkel Penetrazzjoni ta 'l-elettrolit fil-matriċi u żżid il-valur tar-reżistenza. Meta l-matriċi tal-metall vojta hija korrodata elettrokimikament, il-biċċa l-kbira tal-preċipitazzjoni flokulenti ħadra hija prodotta fil-qiegħ tal-elettrolit. Is-soluzzjoni elettrolitika ma nbidlitx il-kulur meta l-elettrolizzazzjoni tal-kampjun miksi, li jista 'jipprova l-eżistenza tar-reazzjoni kimika ta' hawn fuq.
Minħabba l-ħin ta 'tixrib qasir u fatturi kbar ta' influwenza esterna, sabiex tinkiseb aktar ir-relazzjoni ta 'bidla preċiża ta' parametri elettrokimiċi, il-kurvi ta 'Tafel ta' 19 h u 19.5 h huma analizzati. Id-densità tal-kurrent tal-korrużjoni u r-reżistenza miksuba mis-softwer tal-analiżi Zsimpwin huma murija fit-Tabella 2 iżgħar u l-valur tar-reżistenza huwa akbar. Il-valur tar-reżistenza tal-kisi taċ-ċeramika li fih in-nanotubi tal-karbonju u l-kisi li fih il-grafena huwa kważi l-istess, filwaqt li l-istruttura tal-kisi bin-nanotubi tal-karbonju u l-materjali komposti tal-grafena hija msaħħa b'mod sinifikanti, dan għaliex l-effett sinerġistiku ta 'nanotubi tal-karbonju dimensjonali wieħed u graphene b'żewġ dimensjonijiet Ittejjeb ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-materjal.
Biż-żieda tal-ħin tal-immersjoni (19.5 h), ir-reżistenza tas-sottostrat vojt tiżdied, li tindika li huwa fit-tieni stadju tal-korrużjoni u l-film tal-ossidu tal-metall huwa prodott fuq il-wiċċ tas-substrat. Bl-istess mod, biż-żieda tal-ħin, ir-reżistenza tal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura tiżdied ukoll, u jindika li f'dan il-ħin, għalkemm hemm l-effett li jonqos tal-kisi taċ-ċeramika, l-elettrolit ippenetra l-interface tal-irbit tal-kisi / matriċi, u pproduċa film ta 'ossidu permezz ta ’reazzjoni kimika.
Meta mqabbel mal-kisi tal-alumina li fih 0.2% MWNT-COOH-SDBs, il-kisi tal-alumina li fih 0.2% grafen u l-kisi tal-alumina li fih 0.2% MWNT-COOH-SDBs u 0.2% graphene, ir-reżistenza għall-kisi naqset b'mod sinifikanti biż-żieda fil-ħin, naqset bi 22.94%, 25.60% u 9.61% rispettivament, li jindikaw li l-elettrolit ma Penetra fil-ġonta bejn il-kisi u s-sottostrat f'dan il-ħin, dan huwa minħabba li l-istruttura tan-nanotubi tal-karbonju u l-grafena timblokka l-penetrazzjoni 'l isfel ta' l-elettrolit, u b'hekk tipproteġi l-matriċi. L-effett sinerġistiku tat-tnejn huwa vverifikat aktar. Il-kisi li fih żewġ materjali nano għandu reżistenza aħjar għall-korrużjoni.
Permezz tal-kurva Tafel u l-kurva tal-bidla tal-valur tal-impedenza elettrika, jinstab li l-kisi taċ-ċeramika tal-alumina bil-grafena, in-nanotubi tal-karbonju u t-taħlita tagħhom jistgħu jtejbu r-reżistenza għall-korrużjoni tal-matriċi tal-metall, u l-effett sinerġistiku tat-tnejn jista 'jtejjeb aktar il-korrużjoni Reżistenza tal-kisi taċ-ċeramika li jwaħħal. Sabiex tkompli tesplora l-effett ta 'l-addittivi ta' nano fuq ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi, ġiet osservata l-morfoloġija mikro tal-wiċċ tal-kisi wara li ġiet osservata l-korrużjoni.
Issottometti
Il-Figura 5 (A1, A2, B1, B2) turi l-morfoloġija tal-wiċċ ta 'l-istainless steel espost u ċeramika tal-alumina pura miksija b'ingrandiment differenti wara l-korrużjoni. Il-Figura 5 (A2) turi li l-wiċċ wara l-korrużjoni jsir mhux maħdum. Għas-sottostrat vojt, diversi fosos kbar tal-korrużjoni jidhru fuq il-wiċċ wara l-immersjoni fl-elettrolit, li jindikaw li r-reżistenza għall-korrużjoni tal-matriċi tal-metall vojta hija fqira u l-elettrolit huwa faċli biex tippenetra fil-matriċi. Għal kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura, kif muri fil-Figura 5 (B2), għalkemm il-kanali tal-korrużjoni porużi huma ġġenerati wara l-korrużjoni, l-istruttura relattivament densa u r-reżistenza eċċellenti tal-korrużjoni tal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura jimblokka b'mod effettiv l-invażjoni tal-elettroliti, li jispjega r-raġuni għall - Titjib effettiv tal-impedenza tal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina.
Issottometti
Il-morfoloġija tal-wiċċ ta 'MWNT-COOH-SDBs, kisi li fih 0.2% graphene u kisjiet li fihom 0.2% MWNT-COOH-SDBS u 0.2% graphene. Jista 'jidher li ż-żewġ kisi li fihom graphene fil-Figura 6 (B2 u C2) għandhom struttura ċatta, l-irbit bejn il-partiċelli fil-kisi huwa strett, u l-partiċelli aggregati huma mgeżwra sewwa mill-kolla. Għalkemm il-wiċċ jitnaqqar bl-elettrolit, huma ffurmati inqas kanali tal-pori. Wara l-korrużjoni, il-wiċċ tal-kisi huwa dens u hemm ftit strutturi ta 'difetti. Għall-Figura 6 (A1, A2), minħabba l-karatteristiċi ta 'MWNT-COOH-SDBs, il-kisi qabel il-korrużjoni huwa struttura poruża mqassma b'mod uniformi. Wara l-korrużjoni, il-pori tal-parti oriġinali jsiru dojoq u twal, u l-kanal isir aktar fil-fond. Meta mqabbel mal-Figura 6 (B2, C2), l-istruttura għandha aktar difetti, li hija konsistenti mad-distribuzzjoni tad-daqs tal-valur tal-impedenza tal-kisi miksub mit-test tal-korrużjoni elettrokimika. Juri li l-kisi taċ-ċeramika tal-alumina li fih il-grafena, speċjalment it-taħlita ta 'graphene u nanotub tal-karbonju, għandu l-aħjar reżistenza għall-korrużjoni. Dan minħabba li l-istruttura tan-nanotubi tal-karbonju u tal-grafena tista 'timblokka b'mod effettiv id-diffużjoni tax-xquq u tipproteġi l-matriċi.
5. Diskussjoni u Sommarju
Permezz tat-test tar-reżistenza għall-korrużjoni tan-nanotubi tal-karbonju u l-addittivi tal-grafena fuq kisi taċ-ċeramika tal-alumina u l-analiżi tal-mikrostruttura tal-wiċċ tal-kisi, huma mfassla l-konklużjonijiet li ġejjin:
(1) Meta l-ħin tal-korrużjoni kien ta '19 h, u żied 0.2% nanotubu tal-karbonju ibridu + 0.2% tal-grafen tal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina, id-densità tal-kurrent tal-korrużjoni żdiedet minn 2.890 × 10-6 A / cm2 għal 1.536 × 10-6 a / CM2, l-impedenza elettrika tiżdied minn 11388 Ω għal 28079 ω, u r-reżistenza għall-korrużjoni L-effiċjenza hija l-akbar, 46.85%. Meta mqabbel ma 'kisi taċ-ċeramika ta' l-alumina pura, il-kisi kompost ma 'graphene u nanotubi tal-karbonju għandu reżistenza aħjar għall-korrużjoni.
(2) Biż-żieda tal-ħin ta 'immersjoni ta' l-elettrolit, l-elettrolit jippenetra fil-wiċċ konġunt tal-kisi / sottostrat biex jipproduċi film ta 'ossidu tal-metall, li jfixkel il-penetrazzjoni ta' l-elettrolit fis-sottostrat. L-impedenza elettrika l-ewwel tonqos u mbagħad tiżdied, u r-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura hija fqira. L-istruttura u s-sinerġija tan-nanotubi tal-karbonju u l-grafena imblukkaw il-penetrazzjoni 'l isfel ta' l-elettrolit. Meta jixxarrab għal 19.5 h, l-impedenza elettrika tal-kisi li fiha materjali nano naqset bi 22.94%, 25.60% u 9.61% rispettivament, u r-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi kienet tajba.
6. Mekkaniżmu ta 'influwenza tar-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi
Permezz tal-kurva Tafel u l-kurva tal-bidla tal-valur tal-impedenza elettrika, jinstab li l-kisi taċ-ċeramika tal-alumina bil-grafena, in-nanotubi tal-karbonju u t-taħlita tagħhom jistgħu jtejbu r-reżistenza għall-korrużjoni tal-matriċi tal-metall, u l-effett sinerġistiku tat-tnejn jista 'jtejjeb aktar il-korrużjoni Reżistenza tal-kisi taċ-ċeramika li jwaħħal. Sabiex tkompli tesplora l-effett ta 'l-addittivi ta' nano fuq ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi, ġiet osservata l-morfoloġija mikro tal-wiċċ tal-kisi wara li ġiet osservata l-korrużjoni.
Il-Figura 5 (A1, A2, B1, B2) turi l-morfoloġija tal-wiċċ ta 'l-istainless steel espost u ċeramika tal-alumina pura miksija b'ingrandiment differenti wara l-korrużjoni. Il-Figura 5 (A2) turi li l-wiċċ wara l-korrużjoni jsir mhux maħdum. Għas-sottostrat vojt, diversi fosos kbar tal-korrużjoni jidhru fuq il-wiċċ wara l-immersjoni fl-elettrolit, li jindikaw li r-reżistenza għall-korrużjoni tal-matriċi tal-metall vojta hija fqira u l-elettrolit huwa faċli biex tippenetra fil-matriċi. Għal kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura, kif muri fil-Figura 5 (B2), għalkemm il-kanali tal-korrużjoni porużi huma ġġenerati wara l-korrużjoni, l-istruttura relattivament densa u r-reżistenza eċċellenti tal-korrużjoni tal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura jimblokka b'mod effettiv l-invażjoni tal-elettroliti, li jispjega r-raġuni għall - Titjib effettiv tal-impedenza tal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina.
Il-morfoloġija tal-wiċċ ta 'MWNT-COOH-SDBs, kisi li fih 0.2% graphene u kisjiet li fihom 0.2% MWNT-COOH-SDBS u 0.2% graphene. Jista 'jidher li ż-żewġ kisi li fihom graphene fil-Figura 6 (B2 u C2) għandhom struttura ċatta, l-irbit bejn il-partiċelli fil-kisi huwa strett, u l-partiċelli aggregati huma mgeżwra sewwa mill-kolla. Għalkemm il-wiċċ jitnaqqar bl-elettrolit, huma ffurmati inqas kanali tal-pori. Wara l-korrużjoni, il-wiċċ tal-kisi huwa dens u hemm ftit strutturi ta 'difetti. Għall-Figura 6 (A1, A2), minħabba l-karatteristiċi ta 'MWNT-COOH-SDBs, il-kisi qabel il-korrużjoni huwa struttura poruża mqassma b'mod uniformi. Wara l-korrużjoni, il-pori tal-parti oriġinali jsiru dojoq u twal, u l-kanal isir aktar fil-fond. Meta mqabbel mal-Figura 6 (B2, C2), l-istruttura għandha aktar difetti, li hija konsistenti mad-distribuzzjoni tad-daqs tal-valur tal-impedenza tal-kisi miksub mit-test tal-korrużjoni elettrokimika. Juri li l-kisi taċ-ċeramika tal-alumina li fih il-grafena, speċjalment it-taħlita ta 'graphene u nanotub tal-karbonju, għandu l-aħjar reżistenza għall-korrużjoni. Dan minħabba li l-istruttura tan-nanotubi tal-karbonju u tal-grafena tista 'timblokka b'mod effettiv id-diffużjoni tax-xquq u tipproteġi l-matriċi.
7. Diskussjoni u Sommarju
Permezz tat-test tar-reżistenza għall-korrużjoni tan-nanotubi tal-karbonju u l-addittivi tal-grafena fuq kisi taċ-ċeramika tal-alumina u l-analiżi tal-mikrostruttura tal-wiċċ tal-kisi, huma mfassla l-konklużjonijiet li ġejjin:
(1) Meta l-ħin tal-korrużjoni kien ta '19 h, u żied 0.2% nanotubu tal-karbonju ibridu + 0.2% tal-grafen tal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina, id-densità tal-kurrent tal-korrużjoni żdiedet minn 2.890 × 10-6 A / cm2 għal 1.536 × 10-6 a / CM2, l-impedenza elettrika tiżdied minn 11388 Ω għal 28079 ω, u r-reżistenza għall-korrużjoni L-effiċjenza hija l-akbar, 46.85%. Meta mqabbel ma 'kisi taċ-ċeramika ta' l-alumina pura, il-kisi kompost ma 'graphene u nanotubi tal-karbonju għandu reżistenza aħjar għall-korrużjoni.
(2) Biż-żieda tal-ħin ta 'immersjoni ta' l-elettrolit, l-elettrolit jippenetra fil-wiċċ konġunt tal-kisi / sottostrat biex jipproduċi film ta 'ossidu tal-metall, li jfixkel il-penetrazzjoni ta' l-elettrolit fis-sottostrat. L-impedenza elettrika l-ewwel tonqos u mbagħad tiżdied, u r-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura hija fqira. L-istruttura u s-sinerġija tan-nanotubi tal-karbonju u l-grafena imblukkaw il-penetrazzjoni 'l isfel ta' l-elettrolit. Meta jixxarrab għal 19.5 h, l-impedenza elettrika tal-kisi li fiha materjali nano naqset bi 22.94%, 25.60% u 9.61% rispettivament, u r-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi kienet tajba.
(3) Minħabba l-karatteristiċi tan-nanotubi tal-karbonju, il-kisi miżjud man-nanotubi tal-karbonju waħdu għandu struttura poruża mqassma b'mod uniformi qabel il-korrużjoni. Wara l-korrużjoni, il-pori tal-parti oriġinali jsiru dojoq u twal, u l-kanali jsiru aktar fil-fond. Il-kisi li fih il-grafena għandu struttura ċatta qabel il-korrużjoni, il-kombinazzjoni bejn partiċelli fil-kisi hija viċin, u l-partiċelli aggregati huma mgeżwra sewwa mill-kolla. Għalkemm il-wiċċ jitnaqqar bl-elettrolit wara l-korrużjoni, hemm ftit kanali tal-pori u l-istruttura għadha densa. L-istruttura tan-nanotubi tal-karbonju u tal-grafena tista 'effettivament timblokka l-propagazzjoni tax-xquq u tipproteġi l-matriċi.
Ħin ta 'wara: Mar-09-2022