Fe在硼酸盐溶液中的电化学阻抗研究

"Fe/硼酸盐缓冲溶液界面性质的交流阻抗研究 (2003年)，李伟善，蔡松琦，华南师范大学化学系" 本文是2003年由李伟善和蔡松琦发表的一篇自然科学论文，主要探讨了铁在硼酸盐缓冲溶液(pH=8.14)中不同电位区间内的界面性质，通过线性电位扫描、开路计时电位和交流阻抗等电化学技术进行深入研究。该研究对于理解金属腐蚀过程和开发防腐蚀策略具有重要意义。 在氮气氛围下，当电位低于-0.177伏时，铁表面发生析氢反应，这是一个由电子转移步骤控制的过程，同时伴随着氢原子的表面吸附。这一阶段的反应表明铁在特定条件下可能受到氢气的侵蚀。 在-0.177伏至0.160伏之间，铁被氧化成二价铁并发生活性溶解，同时，二价铁继续氧化成三价铁。这两个过程同样由电子转移步骤控制。在0.160伏时，一个具有保护作用的单层Fe3O4开始形成，这可能有助于减缓铁的进一步腐蚀。 在-0.160伏至-0.150伏的电位区间，随着电位的升高，铁氧化成二价铁的反应速度减慢，表现出负的反应电阻。这可能意味着氧化过程在这一范围内受到了某种形式的抑制或延迟。 在-0.150伏至0.190伏，铁进入钝化区域，较低电位下主要发生Fe3O4转化为Fe2O3的过程，这个过程由电子转移步骤和OH-在钝化膜中的扩散步骤共同控制。在较高电位下，铁直接氧化成三价铁，此过程受电子转移步骤和三价铁离子在钝化膜中的扩散步骤混合控制，表明电位对反应路径的影响显著。 当电位高于0.190伏时，界面发生析氧反应和氧化膜的溶解，整个过程受电子转移步骤控制，并且在反应过程中可能存在中间产物的吸附，这可能加剧了氧化膜的不稳定性和铁的腐蚀速率。 通过这些实验结果，作者揭示了铁在硼酸盐缓冲溶液中的复杂电化学行为，这对于理解铁在相似环境下的腐蚀机理、优化防腐蚀措施以及设计新型防腐材料具有重要的理论和实际价值。此外，这项研究也为后续的电化学阻抗谱(EIS)技术在金属腐蚀研究中的应用提供了参考。