王超教授电化学课题组2014年科研进展一

发布时间:2014-04-02  访问次数:1184

王超教授带领的电化学课题组最近将不同有机物组装到铜电极表面形成自组装膜(SAMHL)和混合自组装膜(SAMmix),利用扫描电化学显微镜(SECM)结合其它电化学测试技术研究了这些自组装膜对铜在NaCl溶液中的缓蚀作用。

(1) 当铜表面没有自组装膜,利用SECM技术实时观测发现铜在0.1 M NaCl溶液中非常容易发生点蚀,当a-氨基吡啶缩水杨醛希夫碱(HL)在铜表面形成自组装膜后点蚀明显被抑制,且组装时间越长,点蚀越不容易发生,即缓蚀效果越高。采用Gussian 09软件计算了HL与Cu(0)和Cu(I)的结合模型,如图1所示,通过计算形成配合物能量高低推断最稳定结构,并由此得出铜电极表面Cu(I)的含量越高自组装膜质量越好的结论。

 

Fig. 1. The optimized geometries of the complexes formed by the HL molecule with Cu(0) (a) and Cu(I) (b-c) respectively.

 该成果以研究生李彩霞为第一作者发表在腐蚀电化学国际权威期刊Corros. Sci. (SCI二区, Top-SCI期刊,IF= 3.615)上。

1. Caixia Li, Liang Li, Chao Wang, Yongyan Zhu, Weichao ZhangStudy of the protection performance of self-assembled monolayers on copper with the scanning electrochemical microscope, Corros. Sci. 2014, 511. 链接如下 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010938X13005660

 

(2) 为了进一步提高SAM的缓蚀效率,利用HL和DT(十二烷基硫醇)两种分子以一定的顺序混合组装,可以明显提高自组装膜的致密性,减少单分子膜缺陷。实验结果表明,混合组装能大大提升自组装膜的缓蚀效率。值得注意的是混合组装时有机分子结构及组装顺序很大程度上决定了自组装膜的缓蚀效率。此外,利用XPS技术研究了覆盖有混合膜铜电极表面元素组成,推断混合自组装膜的组装模型。首次采用SECM观测自组装膜抑制铜在NaCl溶液中的点蚀行为,如图2所示。

该研究成果以研究生李彩霞为第一作者发表在电化学国际权威期刊Electrochim. Acta (SCI一区,IF= 3.777)

2. Caixia Li, Liang Li, Chao Wang, Study of the inhibitive effect of mixed self-assembled monolayers on copper with SECM, Electrochim.Acta2014, 531. 链接如下:                                    

 h ttp://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001346861302238X

 

Fig. 2. SECM images of pre-treated Cu electrodes (1000 μm × 1000 μm) in 0.10 mol·dm-3 NaCl + 1.0 mmol·dm-3 FcMeOH solution at -0.080 V with different assembly conditions, B: HL 60 min; C: DT 60 min; D: DT 30 min + HL 30 min; E: HL 30 min + DT 30 min. 

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