本文主要研究内容
作者陈怀银（2019）在《金属有机骨架材料在海洋腐蚀检测与防护中的应用研究》一文中研究指出：腐蚀问题是整个世界都在面临和亟待解决的重大问题,其中海洋腐蚀问题更为严峻,给全世界带来巨大的经济损失和安全威胁。因此,大力发展应用于海洋腐蚀检测和防护的新材料或新技术,对保障海洋工程装备或海洋构筑物的安全使用,降低国家和世界的经济损失以及保护世界人民的生命安全等具有重大意义。作为一类新型的多功能材料,金属有机骨架（Metal-organic frameworks,MOFs）近些年来在气体存储、吸附分离、催化、传感、药物传输等各个领域都展示出了十分出色的应用前景。MOFs材料具有比表面积大、孔隙高度有序、尺寸和形貌可控、结构与功能可调等优点,在海洋腐蚀领域也有望发挥重要作用。然而,目前MOFs材料在该领域的研究报道还寥寥无几,因此开发MOFs材料在海洋腐蚀检测与防护的应用研究具有一定的可行性和创新意义。本文基于MOFs材料开展了腐蚀检测和防护的应用研究,包括MOF基电化学传感器对传统缓蚀剂——亚硝酸盐的传感检测以及MOFs基超疏水涂层或表面对碳钢和铜的腐蚀防护两部分内容。采用高灵敏检测缓蚀剂的方法进行腐蚀检测,在研究缓蚀剂作用机制和有效寿命的分析以及对环境有害的缓蚀剂监检测方面具有重要意义;采用构建MOFs基超疏水表面的方法研究材料结构、组成、形貌等因素对超疏水表面防腐性、稳定性、耐久性、自清洁等性能影响,总结防腐性能提升的规律和关键因素,可为海洋腐蚀防护理论和应用研究提供新的方法和技术。本论文具体研究如下:（1）基于金纳米粒子（AuNPs）修饰的Cu基MOF（Cu-MOF）,构建了用于传统缓蚀剂亚硝酸盐灵敏检测的电化学传感平台。在室温下,采用简单的湿法合成法制备了Cu-MOF,然后采用恒电位法在Cu-MOF修饰的玻璃碳电极（Cu-MOF/GCE）上电沉积AuNPs制备复合材料Cu-MOF/Au。Cu-MOF具有大比表面积和孔隙率,可提高亚硝酸盐的吸附,并且可防止AuNPs的聚集,使高导电性的AuNPs催化活性得以提高,因此Cu-MOF/Au对亚硝酸盐的氧化表现出协同催化作用。基于Cu-MOF/Au/GCE构建了亚硝酸盐传感平台,采用电流-时间测量技术进行定量检测。所制备的电化学传感平台对亚硝酸根的检测具有较高的灵敏度、选择性和稳定性,该法在0.14000和400010000μmol L-1浓度范围内具有良好的线性关系,检测下限为82 nmol L-1。此外,该传感平台还可以用于实际样品中的亚硝酸盐检测。该研究拓宽了MOFs材料在构建新型电化学传感平台中的应用,为海洋腐蚀检测提供一个好的思路。（2）基于稳定的MOF材料——沸石咪唑酯骨架-8（Zeolitic Imidazolate Framework-8,ZIF-8）制备了超疏水防腐涂层,研究其在超疏水、自清洁、腐蚀防护、抗结冰、增强浮力和减小阻力等方面的性能。采用ZIF-8纳米粒子构建一定的粗糙度,以低表面能的全氟辛基三乙氧基硅烷（perfluorooctyltriethoxysilane,POTS）进行修饰制得超疏水涂料,并以环氧树脂作为粘结剂,增强超疏水涂层的稳定性、耐磨性和持久性。制备的超疏水涂层接触角可达168.2°,并具有良好的稳定性和耐久性,在空气中放置300天或者在3.5 wt.%NaCl溶液中浸泡60天后依然能保持超疏水性能。此外,还展示出优异防腐、自清洁、抗结冰、增强浮力和减小阻力等性能,其中在3.5 wt.%NaCl溶液中浸泡1 h后在低频率（0.01 Hz）下的阻抗模值与Q235碳钢相比提高了至少7个数量级。本论文提出的MOF基超疏水涂层的制备方法,不仅可以为简便制备高稳定性和耐久性的超疏水表面提供了很好的思路,而且还拓展了MOF材料在海洋腐蚀防护领域的应用。（3）采用原位合成法在铜表面制备了Cu-BTC/Cu2O膜,用低表面能的POTS进行疏水改性,得到了Cu基MOF超疏水膜,考察了其在模拟海水中的腐蚀防护性能。本实验的优点之一是Cu-BTC MOF膜合成具有绿色环保性,直接采用Cu基体代替Cu盐参与反应,降低对环境污染的威胁。先将铜基体在空气氛围下进行热处理使表面氧化,制得CuO/Cu2O双层膜,再在含均苯三甲酸（H3BTC）的反应溶液中进行水热反应,CuO与H3BTC反应即可得到Cu-BTC膜。分别采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X光电子能谱（XPS）以及傅里叶红外变换光谱（FTIR）等手段对制备的样品表面进行表征分析,证明了Cu-BTC MOF膜的成功制备。通过接触角测试对比了铜基体经过处理前后的表面浸润性变化,并对实验条件进行优化,最佳的超疏水表面接触角高达165.2°。此外,还对制备的超疏水表面进行了自清洁和防腐性能测试,结果表明,本实验原位制备的MOF基超疏水膜除了具备令人满意的自清洁性能外,还对铜的腐蚀具有良好的防护性能,可为开发更多绿色环保的超疏水防腐表面提供思路和借鉴。该研究使MOFs的应用研究范围在海洋科学领域得到了很好的拓展,为制备用于腐蚀检测的高灵敏电化学传感平台提供了新的思路,扩展了用于构建超疏水表面与涂层的新材料与新技术,证明了稳定的超疏水涂层在海洋腐蚀防护领域潜在的巨大应用前景,对深化MOFs更广领域的应用研究具有重要价值。
Abstract
fu shi wen ti shi zheng ge shi jie dou zai mian lin he ji dai jie jue de chong da wen ti ,ji zhong hai xiang fu shi wen ti geng wei yan jun ,gei quan shi jie dai lai ju da de jing ji sun shi he an quan wei xie 。yin ci ,da li fa zhan ying yong yu hai xiang fu shi jian ce he fang hu de xin cai liao huo xin ji shu ,dui bao zhang hai xiang gong cheng zhuang bei huo hai xiang gou zhu wu de an quan shi yong ,jiang di guo jia he shi jie de jing ji sun shi yi ji bao hu shi jie ren min de sheng ming an quan deng ju you chong da yi yi 。zuo wei yi lei xin xing de duo gong neng cai liao ,jin shu you ji gu jia （Metal-organic frameworks,MOFs）jin xie nian lai zai qi ti cun chu 、xi fu fen li 、cui hua 、chuan gan 、yao wu chuan shu deng ge ge ling yu dou zhan shi chu le shi fen chu se de ying yong qian jing 。MOFscai liao ju you bi biao mian ji da 、kong xi gao du you xu 、che cun he xing mao ke kong 、jie gou yu gong neng ke diao deng you dian ,zai hai xiang fu shi ling yu ye you wang fa hui chong yao zuo yong 。ran er ,mu qian MOFscai liao zai gai ling yu de yan jiu bao dao hai liao liao mo ji ,yin ci kai fa MOFscai liao zai hai xiang fu shi jian ce yu fang hu de ying yong yan jiu ju you yi ding de ke hang xing he chuang xin yi yi 。ben wen ji yu MOFscai liao kai zhan le fu shi jian ce he fang hu de ying yong yan jiu ,bao gua MOFji dian hua xue chuan gan qi dui chuan tong huan shi ji ——ya xiao suan yan de chuan gan jian ce yi ji MOFsji chao shu shui tu ceng huo biao mian dui tan gang he tong de fu shi fang hu liang bu fen nei rong 。cai yong gao ling min jian ce huan shi ji de fang fa jin hang fu shi jian ce ,zai yan jiu huan shi ji zuo yong ji zhi he you xiao shou ming de fen xi yi ji dui huan jing you hai de huan shi ji jian jian ce fang mian ju you chong yao yi yi ;cai yong gou jian MOFsji chao shu shui biao mian de fang fa yan jiu cai liao jie gou 、zu cheng 、xing mao deng yin su dui chao shu shui biao mian fang fu xing 、wen ding xing 、nai jiu xing 、zi qing jie deng xing neng ying xiang ,zong jie fang fu xing neng di sheng de gui lv he guan jian yin su ,ke wei hai xiang fu shi fang hu li lun he ying yong yan jiu di gong xin de fang fa he ji shu 。ben lun wen ju ti yan jiu ru xia :（1）ji yu jin na mi li zi （AuNPs）xiu shi de Cuji MOF（Cu-MOF）,gou jian le yong yu chuan tong huan shi ji ya xiao suan yan ling min jian ce de dian hua xue chuan gan ping tai 。zai shi wen xia ,cai yong jian chan de shi fa ge cheng fa zhi bei le Cu-MOF,ran hou cai yong heng dian wei fa zai Cu-MOFxiu shi de bo li tan dian ji （Cu-MOF/GCE）shang dian chen ji AuNPszhi bei fu ge cai liao Cu-MOF/Au。Cu-MOFju you da bi biao mian ji he kong xi lv ,ke di gao ya xiao suan yan de xi fu ,bing ju ke fang zhi AuNPsde ju ji ,shi gao dao dian xing de AuNPscui hua huo xing de yi di gao ,yin ci Cu-MOF/Audui ya xiao suan yan de yang hua biao xian chu xie tong cui hua zuo yong 。ji yu Cu-MOF/Au/GCEgou jian le ya xiao suan yan chuan gan ping tai ,cai yong dian liu -shi jian ce liang ji shu jin hang ding liang jian ce 。suo zhi bei de dian hua xue chuan gan ping tai dui ya xiao suan gen de jian ce ju you jiao gao de ling min du 、shua ze xing he wen ding xing ,gai fa zai 0.14000he 400010000μmol L-1nong du fan wei nei ju you liang hao de xian xing guan ji ,jian ce xia xian wei 82 nmol L-1。ci wai ,gai chuan gan ping tai hai ke yi yong yu shi ji yang pin zhong de ya xiao suan yan jian ce 。gai yan jiu ta kuan le MOFscai liao zai gou jian xin xing dian hua xue chuan gan ping tai zhong de ying yong ,wei hai xiang fu shi jian ce di gong yi ge hao de sai lu 。（2）ji yu wen ding de MOFcai liao ——fei dan mi zuo zhi gu jia -8（Zeolitic Imidazolate Framework-8,ZIF-8）zhi bei le chao shu shui fang fu tu ceng ,yan jiu ji zai chao shu shui 、zi qing jie 、fu shi fang hu 、kang jie bing 、zeng jiang fu li he jian xiao zu li deng fang mian de xing neng 。cai yong ZIF-8na mi li zi gou jian yi ding de cu cao du ,yi di biao mian neng de quan fu xin ji san yi yang ji gui wan （perfluorooctyltriethoxysilane,POTS）jin hang xiu shi zhi de chao shu shui tu liao ,bing yi huan yang shu zhi zuo wei nian jie ji ,zeng jiang chao shu shui tu ceng de wen ding xing 、nai mo xing he chi jiu xing 。zhi bei de chao shu shui tu ceng jie chu jiao ke da 168.2°,bing ju you liang hao de wen ding xing he nai jiu xing ,zai kong qi zhong fang zhi 300tian huo zhe zai 3.5 wt.%NaClrong ye zhong jin pao 60tian hou yi ran neng bao chi chao shu shui xing neng 。ci wai ,hai zhan shi chu you yi fang fu 、zi qing jie 、kang jie bing 、zeng jiang fu li he jian xiao zu li deng xing neng ,ji zhong zai 3.5 wt.%NaClrong ye zhong jin pao 1 hhou zai di pin lv （0.01 Hz）xia de zu kang mo zhi yu Q235tan gang xiang bi di gao le zhi shao 7ge shu liang ji 。ben lun wen di chu de MOFji chao shu shui tu ceng de zhi bei fang fa ,bu jin ke yi wei jian bian zhi bei gao wen ding xing he nai jiu xing de chao shu shui biao mian di gong le hen hao de sai lu ,er ju hai ta zhan le MOFcai liao zai hai xiang fu shi fang hu ling yu de ying yong 。（3）cai yong yuan wei ge cheng fa zai tong biao mian zhi bei le Cu-BTC/Cu2Omo ,yong di biao mian neng de POTSjin hang shu shui gai xing ,de dao le Cuji MOFchao shu shui mo ,kao cha le ji zai mo ni hai shui zhong de fu shi fang hu xing neng 。ben shi yan de you dian zhi yi shi Cu-BTC MOFmo ge cheng ju you lu se huan bao xing ,zhi jie cai yong Cuji ti dai ti Cuyan can yu fan ying ,jiang di dui huan jing wu ran de wei xie 。xian jiang tong ji ti zai kong qi fen wei xia jin hang re chu li shi biao mian yang hua ,zhi de CuO/Cu2Oshuang ceng mo ,zai zai han jun ben san jia suan （H3BTC）de fan ying rong ye zhong jin hang shui re fan ying ,CuOyu H3BTCfan ying ji ke de dao Cu-BTCmo 。fen bie cai yong sao miao dian zi xian wei jing （SEM）、Xshe xian yan she （XRD）、Xguang dian zi neng pu （XPS）yi ji fu li xie gong wai bian huan guang pu （FTIR）deng shou duan dui zhi bei de yang pin biao mian jin hang biao zheng fen xi ,zheng ming le Cu-BTC MOFmo de cheng gong zhi bei 。tong guo jie chu jiao ce shi dui bi le tong ji ti jing guo chu li qian hou de biao mian jin run xing bian hua ,bing dui shi yan tiao jian jin hang you hua ,zui jia de chao shu shui biao mian jie chu jiao gao da 165.2°。ci wai ,hai dui zhi bei de chao shu shui biao mian jin hang le zi qing jie he fang fu xing neng ce shi ,jie guo biao ming ,ben shi yan yuan wei zhi bei de MOFji chao shu shui mo chu le ju bei ling ren man yi de zi qing jie xing neng wai ,hai dui tong de fu shi ju you liang hao de fang hu xing neng ,ke wei kai fa geng duo lu se huan bao de chao shu shui fang fu biao mian di gong sai lu he jie jian 。gai yan jiu shi MOFsde ying yong yan jiu fan wei zai hai xiang ke xue ling yu de dao le hen hao de ta zhan ,wei zhi bei yong yu fu shi jian ce de gao ling min dian hua xue chuan gan ping tai di gong le xin de sai lu ,kuo zhan le yong yu gou jian chao shu shui biao mian yu tu ceng de xin cai liao yu xin ji shu ,zheng ming le wen ding de chao shu shui tu ceng zai hai xiang fu shi fang hu ling yu qian zai de ju da ying yong qian jing ,dui shen hua MOFsgeng an ling yu de ying yong yan jiu ju you chong yao jia zhi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)的陈怀银，发表于刊物中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)2019-07-24论文，是一篇关于金属有机骨架论文,腐蚀检测和防护论文,亚硝酸盐论文,超疏水论文,自清洁论文,中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)2019-07-24论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)2019-07-24论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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