鐵系金屬電極上緩蝕機(jī)理的表面增強(qiáng)紅外光譜研究

搭建了原位衰減全反射—表面增強(qiáng)紅外吸收光譜、表面增強(qiáng)拉曼光譜測(cè)試平臺(tái)，從微觀角度對(duì)鐵系金屬及合金表面緩蝕劑分子的緩蝕機(jī)理研究。針對(duì)緩蝕分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)稱性差，譜圖解析困難的特點(diǎn)，輔以理論計(jì)算（密度泛函理論、第一性原理等）解析吸附構(gòu)型。同時(shí)，結(jié)合經(jīng)典電化學(xué)測(cè)量手段（極化曲線、交流阻抗技術(shù)），對(duì)緩蝕劑的構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行評(píng)估。具體的，借助上述分析表征方法，尋找出喹喔啉羧酸、喹喔啉硫醇、2,2聯(lián)吡啶-5,5-二羧酸等自組裝型緩蝕劑分子，喹喔啉、2-巰基苯并噻唑等添加型緩蝕劑分子，對(duì)硝基苯四氟硼酸重氮鹽等電嫁接型緩蝕分子作為Fe、Co、Ni、Cu及合金上的綠色、廉價(jià)、高效緩蝕劑，從分子水平上探討了緩蝕分子官能團(tuán)結(jié)構(gòu)、金屬類型、環(huán)境等因素對(duì)緩蝕作用的影響，了解其構(gòu)效關(guān)系，明確其緩蝕機(jī)理。此外，以CO為探針分子，對(duì)CuNi合金納米博膜電極表面的ATR-SEIRAS研究，了解合金成分對(duì)吸附分子的影響。通過本研究，發(fā)展了鐵系金屬上緩蝕研究的新體系和新方法，明確了新型緩蝕劑的作用機(jī)理。

本課題申請(qǐng)針對(duì)鐵、鈷、鎳及其合金相關(guān)緩蝕劑作用理論發(fā)展的滯后性以及衰減全反射表面增強(qiáng)紅外光譜（ATR-SEIRAS)對(duì)此研究的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)而提出的。具體上，在鐵系金屬及合金表面上構(gòu)建新型、綠色和具有高效緩蝕功能的分子薄膜，如咪唑啉衍生物類分子自組裝型的緩蝕膜、氨基酸類吸附膜和電嫁接或電聚合的修飾膜等，利用高靈敏度、寬頻檢測(cè)和配有流動(dòng)池架構(gòu)的電化學(xué)ATR-SEIRAS 技術(shù)，輔以表面增強(qiáng)拉曼光譜，結(jié)合經(jīng)典電化學(xué)測(cè)量與非原位表面分析手段，從分子水平上多方位探討上述緩蝕劑官能團(tuán)結(jié)構(gòu)、金屬組分及環(huán)境介質(zhì)（含水體系、有機(jī)和離子液體體系）等因素對(duì)緩蝕效應(yīng)的影響機(jī)制。通過課題研究，進(jìn)一步發(fā)展鐵系金屬及其合金電極上緩蝕研究的新體系和新方法，闡明新型緩蝕劑的作用機(jī)理，為研發(fā)新一代金屬緩蝕劑奠定必要的理論基礎(chǔ)。

通過表面修飾，制備具有熒光增強(qiáng)效應(yīng)的金屬納米粒子，研究金屬納米粒子對(duì)生物染料小分子熒光表面增強(qiáng)效應(yīng)的基本問題，了解表面增強(qiáng)熒光效應(yīng)的本質(zhì)，據(jù)此優(yōu)化金屬納米粒子對(duì)熒光的表面增強(qiáng)效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行電極表面金屬納米粒子的二維修飾，研究固定于電極表面的金屬納米粒子對(duì)生物電催化過程中所涉化學(xué)發(fā)光分子熒光的增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)表面增強(qiáng)熒光技術(shù)在電化學(xué)發(fā)光生物分析中的應(yīng)用。同時(shí)，在金屬納米粒子的二維組裝結(jié)構(gòu)中植入免疫和生物芯片識(shí)別生物分子，制備表面增強(qiáng)熒光檢測(cè)基底，研究金屬納米粒子對(duì)探針分子熒光的增強(qiáng)效應(yīng),以提高熒光免疫檢測(cè)和生物芯片檢測(cè)的靈敏度。本項(xiàng)目研究不僅為更全面理解金屬納米粒子的特異光學(xué)性質(zhì)提供信息，也為發(fā)展新的生物分析、免疫檢測(cè)和生物芯片檢測(cè)方法和技術(shù)進(jìn)行必要的基礎(chǔ)探索。