lrO-%2c2--pH微电极的研制和钢筋%2f混凝土界面微化学环境的研究.pdfVIP

j翌坚!!旦 皇里堕垫皇些兰璧垦兰查里兰查堑堕室笙奎叁 !! I r02一pH微电极的研制及 钢筋／混凝土界面微化学环境的研究’ 黄若双，胡融刚，杜荣归， 林昌健 (厦门大学材料科学与工程系，化学系，固体表面物理化学国家重点实验室．厦门361005) 摘要一钢筋在混凝土中的腐蚀破坏是导致现代钢筋混凝土结构发生过早失效的一个最 主要原因，己成为世界性的一个腐蚀难题。本文采用电化学阳极氧化和碳酸盐氧化两种方法 -—h—_^L_^—～ 制各氧化铱pH微电极，研制出一种对氢离子响应线性好、线性范围宽、机械性能好且具有长 期稳定性的氧化铱pH电极，对氧化铱电极成分、机械性能等进行表征．并考察氧化铱电极 的pH响应特性．探索带Ⅱ各氧化铱pH微电极的最佳条件，并应用于钢筋／混凝土界面pH值的 原位测量。 钢筋在混凝土中能够保持钝性的基本条件是合适的碱性／钝性界面化学环境条件．该条件 因种种原因一旦发生变化，钢筋即可能遭受到腐蚀破坏。钢筋在混凝土中腐蚀的本质过程是 一种十分特殊的电化学传荷反应， 其特点是：(1)钢筋表面的腐蚀过程是在相当闭塞 腐蚀产物．如Fe2+及Fe(OH)。等也难以离开界面反应区域。(2)钢筋／混凝土界面化学环境独 特，主要为强碱性和多种盐溶液的介质环境，从而使得钢筋在混凝土中的腐蚀过程机理与一 般裸金属的腐蚀显著不同．其中界面微化学环境是决定钢筋表面的钝性或活性腐蚀的关键因 素。为了能在原位跟踪测量钢筋／混凝土界面微化学环境及变化行为，本文采用电化学阳极氧 化和碳酸盐氧化两种方法制备氧化铱pH微电极，对氧化铱电极成分、机械性能等进行表征， 并考察氧化铱电极的pH响应特性，探索制备氧化铱pH微电极的最佳条件．并应用于钢筋／混 凝土界面pH值的原位测量。 至今为止，pH值的测量仍广泛采用传统的玻璃pH电极，由于其体积较大，强度脆弱， 且在强碱性介质下长期稳定性差等原因，不能满足测量钢筋／混凝土界面化学环境变化的要求 口】。近几年来．金属氧化物pH电极引起关注。与玻璃电极相比，金属氧化物pH电极具有制 作方便．刚性好，体积小等特点。金属氧化物作为氢离子电极敏感材料，是基于金属／金属氧 化物或低价金属氧化物／高价金属氧化物之间的氧化还原反应在水溶液中具有良好的可逆性， 使得金属氧化物对氢离子具有线性敏感响应。用作氢离子敏感材料的金属氧化物，对于溶液 中氢离子浓度的变化，其电极电位响应存在线性关系．且在待测溶液之间转移时应具有良好 的可逆性。Ires等日l指出，用作氢离子敏感材料的金属氧化物必须在所测定的溶液中具有极 强的耐蚀性且电位响应曲线稳定。 。国家自然科学基金资助项目 !! 重董翌量!!生：型丝皇堡塑堕塑塑墅：堡坚圭墨亘塑些兰堡堡塑堑塞 目前，金属氧化物研究较为广泛的有锑、钯t4埽口铱等的氧化物，其中铱／氧化铱pH电极 具有测量精度高、线性范围宽的优点．因而成为人们研究较多的一类电极。 氧化铱的制备方法有电化学氧化、溅射、热氧化等方法。Kinoshita[5I等人用电位循环法 2一12呈良好的响应。范宏斌FI采 备氧化铱pH电极作了进一步研究，制得的pH电极在pH 2～12范围内有良好的Nemst响应。本 用热氧化方法制备的金属铱／氧化铱pH电板，在pH 文试图将氧化铱应用于钢筋／混凝土界面pH的测量．制备出的氧化铱pH电极必须在强碱性 12+13)介质范围内也呈线性响应。在原有工作基础上Ia-91．本论文的工作重点就是探索 (pH 氧化铱pH电极的制备方法，研制出线性范围宽，敏感性能好的氧化铱pH电极。同时，要应 用到钢筋混凝土体系中．还必须具有较好的机械性能和长期稳定性。本论文采用电化学阳极 氧化和碳酸盐氧化两种方法来制备氧化铱DH电极。 1实验 1．1电化学阳极沉积法制各Ir02 在含有四氯化铱的电解液中，采用电化学阳极沉积的方法，在铂丝上沉积二氧化铱氢离 10．5)条件下进行的，为了避免四氯化铱在