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作者: 林昌健厦门大学
来源: 中国腐蚀与防护网
发布时间: 2017-08-15
关键词: 腐蚀, 电化学体系, 金属, 扫面微电极技术
领域: 腐蚀领域
摘要: 空间分辨腐蚀电化学研究方法进展
正文: 金属 / 溶液界面不均一性对金属腐蚀电极行为的影响是至关重要的，有时甚至可起决定性的作用。传统电化学方法均是以整个电极为研究对象，以电信号为激励和检测手段，通过解释而获得有关腐蚀电极过程间接、统计和面积平均的研究信息。因此难以实现对表面不同位置的腐蚀电化学特性的定域或扫描测量 , 也不能获得有关微区形貌结构和化学微环境信息 ,从而限制了对许多复杂腐蚀电化学体系的深入研究。发展具有空间分辨度的腐蚀电化学新技术，研究金属表面或金属/溶液界面的电化学不均一性，探明腐蚀电化学过程的定域效应及动力学规律，有利于深入揭示复杂电化学体系的本质和机制，推进电化学科学进入空间分辨和分子水平的研究，已成为当前国际上一个最重要研究热点和趋势。腐蚀过程界面电场及扫描微探针测量原理随着科学技术的进步 , 已发展了不少具有空间分辨的谱学显微技术 ,为金属局部腐蚀的深入研究提供了强有力的工具。非现场空间分辨的谱学技术主要有扫描电镜、X- 射线能量色散分析、扫描 Auger 能谱、场离子显微镜、原子探针及质子探针等，通常要求样品必须在高真空条件下测量 , 因此难以研究局部腐蚀的动态过程。现场空间分辨的谱学技术 , 如扫描探针显微镜、扫描 Raman 光谱及扫描红外光谱等 , 可在电化学现场测量腐蚀电极表面空间形貌、化学物种、形态及其取向分布等 , 从原子或分子水平研究局部腐蚀的动态过程。现场空间分辨谱学技术还有扫描探针显微技术（SPM）主要包括扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）、扫描椭圆术、扫描光电流谱、扫描 Kelvin 探针、扫描电化学显微镜（SECM）及扫描微电极技术等 , 可直接研究腐蚀过程表面钝化膜光电特性分布、电化学不均一性及局部腐蚀行为。为了从高空间分辨水平认识组分—结构—化学活性之间的综合信息的相互关联，国际上已开始探索研制各种原位探针的联用技术，试图同时测量微区形貌结构、化学组分及腐蚀电化学特性，这些极具创新性的复合型扫描微探针联用技术的研究在国际上虽然还只是刚刚起步，但已受到国际间极大的兴趣和重视。扫描微电极技术（SMET）是通过测量金属 / 溶液界面电场分布直接原位检测金属表面或金属 / 溶液界面的电化学不均一性 , 指示腐蚀电极表面二维方向的微区电化学活性点位置和活性大小，跟踪活性点变化过程及影响因素。扫描微电极技术可用于研究多种形式的局部腐蚀，如点腐蚀的发生、发展过程机理，缝隙腐蚀的消长，应力腐蚀开裂的前驱电位效应，焊缝腐蚀行为，缓蚀机理及材料耐局部腐蚀的评测等。近年来发展复合型扫描微电极探针，譬如 SMET/SPM 复合探针、多功能扫描微参比电极、复合型扫描微 Cl - 电极、复合型扫描微 pH 电极等，可获得原位测量金属 / 溶液界面有关局部腐蚀过程的局部区域的微观形貌、腐蚀电化学活性、微区化学环境等更多重要信息的二维分布 , 进而可扩展研究体系，同时还可大幅度提高测量分辨度，有利于直接跟踪金属 / 溶液界面微化学环境的不均一性及其与材料表面局部腐蚀破坏过程的内在关系 , 综合研究金属局部腐蚀破坏过程机理。作者简介林昌健，教授，师从著名电化学家田昭武院士，长期从事腐蚀电化学及测试方法，腐蚀与防护，能源/环境材料、生物材料电化学研究，是我国腐蚀电化学和材料电化学研究领域的知名专家和学术带头人，中国培养的第一位电化学博士、留美博士后、国务院特殊津贴专家（1992）、国家杰出青年科学基金获得者（1995）、中国电化学杰出贡献奖获得者（2013）、中国腐蚀电化学及测试方法杰出成就奖获得者（2014）、厦门市科技重大贡献奖获得者（2013）、被国家教委，国务院学位委员会授予“作出突出贡献中国博士学位获得者”荣誉称号。现任厦门大学特聘教授、福建省化学会理事长、中国腐蚀与防护学会副理事长、中国生物材料学会理事。他长期致力于科研教学和社会服务，在腐蚀电化学、材料电化学及生物材料等领域取得一系列高水平科技成果：已主持/完成50余项国家级和省部级科研课题，承担企业技术研发课题15项；在EES、Adv.Mater.、 JACS、Nano Lett.、CorrSci、EA等国内外刊物发表学术论文450余篇并已被引用上万次；申请发明专利60余项，已授权40项，并有12余项发明专利实现转化，推动了科技和经济发展。已获教育部、福建省及军队科技奖11余项，培养博士生和硕士生100多名，已在科技创新和推动发展相结合方面取得显著业绩。更多关于材料方面、材料腐蚀控制、材料科普等方面的国内外最新动态，我们网站会不断更新。希望大家一直关注中国腐蚀与防护网http://www.ecorr.org 责任编辑：殷鹏飞《中国腐蚀与防护网电子期刊》征订启事投稿联系：编辑部电话：010-62313558-806 邮箱：fsfhzy666@163.com 中国腐蚀与防护网官方 QQ群：140808414

空间分辨腐蚀电化学研究方法进展

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