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文檔簡介
1、數(shù)字全息術(shù)作為當今信息光學領(lǐng)域的一個研究熱點,是光學全息術(shù)、計算機技術(shù)和電子成像技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,伴隨著近年來CCD成像元件和電子計算機性能的逐步提高,取得了長足的進展。在細胞培養(yǎng)觀測、微電路檢測、粒子場分析、力學測量、形貌和變形測量、透明場測量等方面,數(shù)字全息術(shù)能充分發(fā)揮其特點和優(yōu)勢,具有廣泛的應用前景。 鐵在酸性溶液中的陽極極化過程,既涉及到活化、預鈍化、鈍化等過程,在一定電位下,又會發(fā)生恒電位電流振蕩,研究這一過程,有助
2、于加強對鐵在酸性溶液中電化學行為和腐蝕機理的理解,對于尋找合適的緩蝕劑也有一定的理論指導作用。 本文利用數(shù)字全息術(shù)實時、現(xiàn)場觀測了硫酸溶液中鐵在陽極極化過程中固/液界面的動態(tài)變化,對鐵陽極過程的機理進行了較為深入的探討;通過改變電極附近溶液的微環(huán)境,研究了溶液組成等因素對鐵在硫酸溶液中電化學行為的影響;采用逆向而行的思路,研究了氯、溴、碘離子對鐵的電化學振蕩的影響:結(jié)合磁場調(diào)控技術(shù),研究了外加磁場強度、磁場取向等因素對鐵在硫酸
3、溶液中的陽極過程的影響以及鐵的電極形貌變化;主要研究內(nèi)容和研究成果如下: 1.數(shù)字全息術(shù)研究鐵在硫酸溶液中的陽極過程 采用數(shù)字全息術(shù)實時、現(xiàn)場觀測了鐵在硫酸溶液陽極過程中電極/溶液界面的動態(tài)變化。在電化學反應過程中,電極/溶液界面的固相側(cè)和液相側(cè)都會發(fā)生各種不同程度的變化,利用數(shù)字全息術(shù)操作簡單、便于數(shù)字處理、能檢測微小變化等優(yōu)點,把它和電化學測試同步結(jié)合,研究了在硫酸溶液中鐵的陽極過程和恒電位電流振蕩的機理。
4、電化學反應進行之前,由于物光和參考光的干涉作用,在全息圖中,會產(chǎn)生一系列規(guī)則的同心圓環(huán),當反應進行時,在電極表面附近的溶液中會發(fā)生濃度和濃度梯度的變化,這會導致溶液的折射率隨之改變,在全息圖中,規(guī)則的干涉圓環(huán)被破壞,干涉條紋會發(fā)生彎曲和變形,電極/溶液界面處干涉條紋的密度與此處溶液的濃度梯度有密切的關(guān)系:干涉條紋密度越大,溶液的濃度梯度越明顯。從干涉條紋的密度變化以及干涉圓環(huán)的變形可以反映出此時溶液的濃度變化以及電極表面狀態(tài)的改變。
5、 2.電極表面溶液的微環(huán)境對鐵在硫酸溶液中陽極過程以及電化學振蕩的影響 采用一系列特殊制作的套管,人為改變鐵電極附近溶液的組成以及與本體溶液的傳質(zhì)過程,考察了傳質(zhì)速率對鐵的陽極過程和電化學振蕩的影響。隨著套管長度的增加,鐵電極附近微環(huán)境中的體積逐漸增加,鐵與本體溶液之間的傳質(zhì)越來越困難。反映到i-t曲線中,當套管長度增加時,在其它條件都相同的條件下,鐵在硫酸溶液中的陽極極化曲線中出現(xiàn)的電化學振蕩越來越明顯;在恒電位電流振蕩曲
6、線中,電流振蕩的周期越來越長。從影響到電化學行為各個因素的角度來考慮,這主要是由于隨著電極附近溶液組成的改變,與本體溶液的傳質(zhì)變得困難,表明傳質(zhì)速率對鐵在硫酸溶液中的陽極行為具有非常大的影響。溶液中的傳質(zhì)過程對電流振蕩的周期有明顯的影響。 3.鹵素離子對鐵/硫酸體系陽極過程的影響 采用逆向而行的思路,考察了鐵在硫酸溶液中陽極溶解的各個不同階段,鹵素離子對鐵電極的電化學行為的影響。將電位恒定在某一固定值,當電極進入比較穩(wěn)定
7、的狀態(tài)后,向電極表面附近溶液滴加一定量的不同物質(zhì),研究滴加物對i-t曲線的響應和對電極表面形貌的影響。考察了不同電位條件下,少量氯離子的加入所引起的變化: 4.外加磁場對鐵/硫酸體系陽極過程的影響 磁場會對電化學反應產(chǎn)生明顯的作用,溶液的傳質(zhì)過程、電極的表面形貌都會因為磁場的作用而發(fā)生比較明顯的變化。結(jié)合數(shù)字全息術(shù)和體視顯微鏡等表面形貌觀測技術(shù),考察了外加磁場強度和磁場取向?qū)﹁F在硫酸溶液中陽極過程和電化學振蕩的影響:
8、 1.結(jié)合數(shù)字全息術(shù)研究了磁場強度對鐵在硫酸溶液中循環(huán)伏安曲線的影響,結(jié)果表明磁場能明顯加快溶液的傳質(zhì)過程,在實驗條件下,隨著磁場強度的加強,溶液的傳質(zhì)過程變快。在極化曲線中的不同區(qū)域,磁場的作用也不盡相同:在活化區(qū)和鈍化區(qū),磁場并沒有明顯的作用,在預鈍化區(qū),隨著磁場強度的增加,極限電流密度增大,直至最后預鈍化區(qū)完全消失。 2.研究了磁場方向和磁場強度對鐵的恒電位電流振蕩的影響。當磁場方向垂直于電極表面時,洛倫茲力使得帶電粒
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