原位橢圓偏振光譜法研究金屬表面膜的生長機制.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,從而極大地擴展金屬材料的應用范圍。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,使其具有廣闊的應用前景。然而目前很多金屬表面膜的生長機制并不清楚,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制具有重要意義。
　　采用原位橢圓偏振光譜法研究了有機體系中陽極氧化TiO2納米管的初期生長機制

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。結合 FE-SEM結果,采用單層、雙層、三層膜光學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速率;有機體系中陽極氧化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體系中陽極氧化ZrO2納米管的初期生長機制;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。結合FE-SEM結果,采用各向異性膜模型對光學模型進行補充,能更好地解析橢圓偏振光譜數(shù)據(jù)。結果表明: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速率,但不宜過大;F-對納米管的生成起關鍵作用;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,結合FE-SEM結果,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參數(shù)。結果表明: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