二次堿性鋅電極有機(jī)代汞緩蝕添加劑的制備及作用機(jī)制研究.pdf

1、針對(duì)二次堿性鋅電池在充放電過(guò)程中普遍存在的變形、枝晶、腐蝕等問(wèn)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(guò)紅外光譜、熱分析方法對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)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(zhì)。結(jié)果表明,40℃時(shí)六種席夫堿基表面活性劑均具有較好的水溶性;乳化實(shí)驗(yàn)表明六種表

2、面活性劑對(duì)油酸的乳化能力最強(qiáng);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(shuō)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(duì)穩(wěn)定性為0.953,M1、M2、M3發(fā)

3、泡力較差。
　　通過(guò)析氫實(shí)驗(yàn)、失重法、電化學(xué)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(duì)鋅電極和模擬堿性鋅鎳電池的電化學(xué)性能的影響。失重法、析氫實(shí)驗(yàn)及塔菲爾極化曲線測(cè)試結(jié)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(dāng)濃度達(dá)到300mg/L其緩蝕效率可達(dá)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(shí)驗(yàn)表明,席夫堿基表面活性劑對(duì)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(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬軟件Materials Studio5.5對(duì)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(guò)程及腐蝕介質(zhì)粒子在吸附膜中的擴(kuò)散機(jī)理進(jìn)行了探討。徑向分布函數(shù)結(jié)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(xué)鍵,在Zn表面發(fā)生化學(xué)吸附。六種席夫堿基表面活性劑分子吸附能大