非負(fù)電性粒子對(duì)陽(yáng)極的微弧沉積機(jī)制及其催化與防護(hù)性能研究.pdf

1、依據(jù)金屬離子或中性粒子于堿性溶液中膠體化后吸附OH-而呈負(fù)電性的化學(xué)原理，和利用鋁、鎂臺(tái)金微弧氧化過(guò)程中，液固界面微弧等離子體引發(fā)的陽(yáng)極表面微熔狀態(tài)所具有的對(duì)外來(lái)粒子微冶金粘結(jié)功能，本文通過(guò)于堿性電解液中添加含既定金屬的弱酸鹽和納米二氧化硅顆粒，實(shí)現(xiàn)了金屬陽(yáng)離子和電中性粒子轉(zhuǎn)變?yōu)閹ж?fù)電性膠體粒子而被“綁縛”至陽(yáng)極表面，借助微弧放電所引發(fā)的微冶金粘結(jié)功能，制各出具有催化功能的A12微弧氧化膜層和高耐蝕性的鎂合金微弧氧化膜層。為解決傳統(tǒng)催化

2、工程中催化劑活性組分易流失、難回收的技術(shù)難題和提高鎂合金微弧氧化膜層防護(hù)性能提供新的探究方法和理論依據(jù)，通過(guò)系統(tǒng)研究能量輸出和電解液組成兩個(gè)因素對(duì)微弧氧化膜層組織形貌及性能的影響規(guī)律，闡述了金屬陽(yáng)離子和電中性粒子沉積于微弧氧化膜層的作用機(jī)制。
　　借助X射線光電子能譜(XPs)、能譜儀(EDS)分析了膜層的表面元素結(jié)合狀態(tài)以及活性組分的含量；利用掃描電鏡(SEM）、Image-PRO對(duì)微弧氧化膜層的表面形貌和孔隙率進(jìn)行分析；以甲基

3、橙溶液的轉(zhuǎn)化率來(lái)表征膜層的催化性能和中性鹽霧腐蝕試驗(yàn)及電化學(xué)試驗(yàn)評(píng)價(jià)鎂合金微弧氧化膜復(fù)合膜層的耐蝕性。研究表明：
　　銅和鈷的醋酸鹽修飾劑，在堿性電解液中可形成帶負(fù)電荷的氫氧化物膠體粒子，在電場(chǎng)作用下，銅和鈷金屬陽(yáng)離子被“綁縛”移至陽(yáng)極表面，在微弧放電條件下，以CU20、CoO形式沉積于陽(yáng)極微弧氧化膜層中，通過(guò)高溫熔融作用，微冶金粘結(jié)在膜層表面“峰谷”和“溝壑”微區(qū)。利用微弧發(fā)生時(shí)沿面離散集群分布的特點(diǎn)，于鋁陽(yáng)極表面成功制備出沉積

4、Cu20-CoO的微弧氧化膜層，與常規(guī)方法制各的粉體催化劑相比較具有催化效果優(yōu)異、Cu離子的溶出量少，穩(wěn)定性好、多次循環(huán)再生的優(yōu)點(diǎn)。
　　單脈沖能量輸出會(huì)影響膜層中活性組分相對(duì)含量、比表面積和催化效果，膜層中Cu和Co元素的相對(duì)含量和表面活性物質(zhì)顆粒都是隨電壓的增大基本呈線性增加，同時(shí)孔徑也在增大，而孔徑數(shù)目在減?。活l率的增大使得膜層表面孔徑減小，60％的孔徑集中在2-4um，孔數(shù)稍有增加：隨著占空比的增加，膜層表面顆粒狀物質(zhì)逐漸

5、增多，膜層孔徑愈爰愈大，孔數(shù)在逐步減?。弘S著電壓的增大，所制各膜層催化活性依次增大，電壓為500v時(shí)．催化氧化1Oh后催化率可達(dá)94.4%：隨著占空比的增大，甲基橙轉(zhuǎn)化率先增大后減小，占空比為20%時(shí)，甲基橙轉(zhuǎn)化率最大約為96%左右。
　　電解液組成對(duì)所制備的催化膜層表面顆粒狀沉積物的元素組成和催化效果有所影響，其中“3Cu+9Co"電解液組成所制各膜層催化效率最高，反應(yīng)溫度提高，能加快催化氧化速率從而縮短反應(yīng)達(dá)到相同催化率時(shí)所需

6、的時(shí)間，表現(xiàn)為溫度等于65℃時(shí)，90min內(nèi)甲基橙降解率可達(dá)100%o
　　在電解中添加納米Si02粉末之后，在電解液中形成周圍帶負(fù)電荷的Si02膠體粒子，在微弧氧化進(jìn)行中向陽(yáng)極移動(dòng)，并隨微弧的產(chǎn)生沉積到陶瓷層中，因此膜層中硅含量有了較大的提高，且為非晶態(tài)的Si02，填充膜層表面的微孔或者覆蓋于微孔之上，彌補(bǔ)了因Mg0為堿性氧化物不易耐酸介質(zhì)腐蝕和微弧電泳膜層耐高溫老化性能差的缺點(diǎn)，從而提高了膜層的致密性。添加納米Si02粉末后，