數(shù)字全息術(shù)研究鐵在硫酸溶液中的陽極過程.pdf

1、數(shù)字全息術(shù)作為當(dāng)今信息光學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，是光學(xué)全息術(shù)、計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)性能的逐步提高，取得了長足的進(jìn)展。在細(xì)胞培養(yǎng)觀測、微電路檢測、粒子場分析、力學(xué)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(diǎn)和優(yōu)勢，具有廣泛的應(yīng)用前景。 鐵在酸性溶液中的陽極極化過程，既涉及到活化、預(yù)鈍化、鈍化等過程，在一定電位下，又會(huì)發(fā)生恒電位電流振蕩，研究這一過程，有助

2、于加強(qiáng)對鐵在酸性溶液中電化學(xué)行為和腐蝕機(jī)理的理解，對于尋找合適的緩蝕劑也有一定的理論指導(dǎo)作用。 本文利用數(shù)字全息術(shù)實(shí)時(shí)、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(dòng)態(tài)變化，對鐵陽極過程的機(jī)理進(jìn)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(xué)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(xué)振蕩的影響：結(jié)合磁場調(diào)控技術(shù)，研究了外加磁場強(qiáng)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．?dāng)?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(shí)時(shí)、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(dòng)態(tài)變化。在電化學(xué)反應(yīng)過程中，電極/溶液界面的固相側(cè)和液相側(cè)都會(huì)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(diǎn)，把它和電化學(xué)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(jī)理。

4、電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行之前，由于物光和參考光的干涉作用，在全息圖中，會(huì)產(chǎn)生一系列規(guī)則的同心圓環(huán)，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，在電極表面附近的溶液中會(huì)發(fā)生濃度和濃度梯度的變化，這會(huì)導(dǎo)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(huì)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(shí)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(xué)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(xué)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(dāng)套管長度增加時(shí)，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(xué)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(xué)行為各個(gè)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(gè)不同階段，鹵素離子對鐵電極的電化學(xué)行為的影響。將電位恒定在某一固定值，當(dāng)電極進(jìn)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(yīng)和對電極表面形貌的影響?？疾炝瞬煌娢粭l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(huì)對電化學(xué)反應(yīng)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(huì)因?yàn)榇艌龅淖饔枚l(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(qiáng)度和磁場取向?qū)﹁F在硫酸溶液中陽極過程和電化學(xué)振蕩的影響：

8、 1．結(jié)合數(shù)字全息術(shù)研究了磁場強(qiáng)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(shí)驗(yàn)條件下，隨著磁場強(qiáng)度的加強(qiáng)，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(yù)鈍化區(qū)，隨著磁場強(qiáng)度的增加，極限電流密度增大，直至最后預(yù)鈍化區(qū)完全消失。 2．研究了磁場方向和磁場強(qiáng)度對鐵的恒電位電流振蕩的影響。當(dāng)磁場方向垂直于電極表面時(shí)，洛倫茲力使得帶電粒