铝表面恒电位技术制备均三嗪二硫醇纳米功能薄膜

论文摘要

金属表面均三嗪二硫醇分子的吸附和聚合研究越来越热,原因在于其防腐蚀性能、粘接性能、润滑性能、节电性能和疏水性能。该类化学物单体在金属表面可以光聚合、热聚合、电化学聚合和蒸发聚合。电化学的吸附和聚合同时形成。以往研究,均三嗪二硫醇主要是由循环伏安法和恒电流技术制备。但是,以往的制备方法所得的纳米聚合薄膜厚度上不能满足某些应用的需求。因此,寻找制备高质量的均三嗪二硫醇纳米聚合薄膜的方法势在必行,从而将纳米功能薄膜引入更多的应用领域,产生更大的经济效益。本实验研究了纯铝表面一步恒电位和双步恒电位电化学方法制备均三嗪二硫醇纳米聚合薄膜的影响因素和机理。一步恒电位研究中,选用的为不饱和均三嗪二硫醇单体含有烯丙基和全氟代烷基,研究的影响因素包括电化学沉积电位和时间。由此类化合物制备得纳米聚合薄膜具有润滑性能、高介电性能和超疏水性能。双步恒电位电化学研究中,选用的为饱和均三嗪二硫醇单体,研究的内容为初步电位的确定,然后在初步电位下探讨不同二次电沉积电位和温度。通过红外光谱和X射线光电子能谱推测了饱和与不饱和均三嗪二硫醇的电化学聚合机理,通过红外光谱和原子力显微镜等技术确定了制备该两类纳米聚合薄膜的最佳制备条件。单电位沉积结果表明:在溶液为AF17N（5mmol/L）和亚硝酸钠电解质（0.15 mol/L）的蒸馏水溶液中,制得高质量的聚合纳米薄膜的条件是:在298K下,用8V电压聚合20s。双电位沉积结果表明:循环伏安扫描范围为-0.7～2.1V,扫描速率为10mv/s时,DHN的聚合电位为1.6V。在两步法中,先用1.6V电化学聚合时间60s,再用10V处理30条件下,制得高质量的聚合纳米薄膜的最佳温度10℃。电化学聚合机理为:亚硝酸根离子首先被电化学氧化为二氧化氮自由基,该自由基作为引发剂,得到均三嗪二硫醇自由基和均三嗪二硫醇阴离子自由基,这两种自由基经过链增长反应,得到的聚合物;部分均三嗪二硫醇自由基、均三嗪二硫醇阴离子巯基自由基与烯丙基发生反应,形成相对应的聚合物;巯基和铝及其氧化物反应,生成S-Al键。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 均三嗪二硫醇类化合物简介
• 1.1.1 均三嗪二硫醇类化合物的性质
• 1.1.2 均三嗪二硫醇类化合物的应用
• 1.2 均三嗪二硫醇纳米薄膜制备方法
• 1.2.1 流延薄膜（cast film）和Langmuir-Blodget 膜
• 1.2.2 自组装膜（SAMs）
• 1.2.3 电化学沉积膜
• 1.3 均三嗪二硫醇类化合物聚合机理
• 1.3.1 光聚合
• 1.3.2 热聚合
• 1.3.3 摩擦聚合
• 1.3.4 蒸发聚合
• 1.3.5 电化学聚合
• 1.4 电化学沉积制膜简介
• 1.4.1 电化学简介
• 1.4.2 电化学沉积简介
• 1.5 纳米薄膜的检测手段
• 1.5.1 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）
• 1.5.2 光电子能谱（XPS）
• 1.5.3 原子力显微镜分析（AFM）
• 1.6 本研究的目的及意义
• 第二章 一步恒电位法制备均三嗪二硫醇纳米聚合薄膜
• 2.1 仪器和方法
• 2.1.1 实验材料和仪器
• 2.1.1.1 实验材料
• 2.1.1.2 实验仪器:
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.2.1 聚合膜的制备
• 2.1.2.2 聚合膜的表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 沉积电位对聚合膜的影响
• 2.2.2 沉积时间对聚合膜的影响
• 2.3 小结
• 第三章 两步恒电位法制备均三嗪二硫醇纳米聚合薄膜
• 3.1 仪器和方法
• 3.1.1 实验材料和仪器
• 3.1.1.1 实验材料
• 3.1.1.2 实验仪器
• 3.1.2 实验方法
• 3.1.2.1 单步法聚合电位探讨
• 3.1.2.2 两部法制备纳米聚合薄膜
• 3.1.2.3 膜的表征
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 初步聚合电位的确定
• 3.2.2 二次沉积电位对聚合膜的影响
• 3.2.3 二次沉积温度对聚合膜的影响
• 3.3 小结
• 第四章 机理分析
• 4.1 饱和碳链均三嗪二硫醇（DHN）聚合机理
• 4.2 不饱和碳链均三嗪二硫醇（AF17N）聚合机理
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介