Kea leboha ha u etetse Nature.com.U sebelisa mofuta oa sebali o nang le tšehetso e fokolang ea CSS.Bakeng sa boiphihlelo bo botle ka ho fetesisa, re khothaletsa hore o sebelise sebatli se ntlafalitsoeng (kapa o tima Compatibility Mode ho Internet Explorer).Ho feta moo, ho netefatsa ts'ehetso e tsoelang pele, re bonts'a sebaka sena ntle le mekhoa le JavaScript.
E hlahisa carousel ea li-slide tse tharo ka nako e le 'ngoe.Sebelisa likonopo tse Fetileng le Tse Latelang ho feta har'a li-slide tse tharo ka nako, kapa sebelisa likonopo tsa selaete qetellong ho tsamaea har'a li-slide tse tharo ka nako.
Duplex 2205 stainless steel (DSS) e na le khanyetso e ntle ea kutu ka lebaka la sebopeho sa eona se tloaelehileng sa duplex, empa tikoloho e ntseng e mpefala ea CO2 e nang le oli le khase e baka maemo a fapaneng a kutu, haholo-holo likoti, tse sokelang polokeho le ts'epahalo ea oli le tlhaho. lisebelisoa tsa khase.ntshetsopele ya khase.Mosebetsing ona, tlhahlobo ea ho qoelisoa le tlhahlobo ea electrochemical e sebelisoa hammoho le laser confocal microscopy le X-ray photoelectron spectroscopy.Liphetho li bonts'itse hore karolelano ea mocheso oa bohlokoa bakeng sa ho kenya 2205 DSS e ne e le 66.9 °C.Ha thempereichara e phahame ho feta 66.9℃, monyetla oa ho robeha ha likoti, nako ea ho sesa le monyetla oa ho itšehla li fokotsehile, boholo ba hona joale ba ho itšehla thajana boa eketseha, 'me kutloisiso ea pitting ea eketseha.Ka keketseho e 'ngoe ea mocheso, radius ea capacitive arc 2205 DSS ea fokotseha, khanyetso ea holim'a metsi le khanyetso ea phetisetso ea tefiso e fokotseha butle-butle, le sekhahla sa bajari ba bafani le ba amohelang karolo ea sehlahisoa se nang le litšobotsi tsa n + p-bipolar le tsona. e eketseha, litaba tsa Cr oxides karolong e ka hare ea filimi li fokotseha, li eketsa litaba tsa Fe oxides karolong e ka ntle, ho qhibiliha ha lera la filimi hoa eketseha, botsitso bo fokotseha, palo ea likoti le pore e eketseha.
Boemong ba tsoelo-pele e potlakileng ea moruo le sechaba le tsoelo-pele ea sechaba, tlhokahalo ea mehloli ea oli le khase e ntse e hōla, e qobella ntlafatso ea oli le khase hore butle-butle e fetohele libakeng tse ka boroa-bophirimela le tse lebōpong la leoatle tse nang le maemo a thata le tikoloho, kahoo maemo a ts'ebetso a li-tubing tsa downhole li ba matla le ho feta..Ho senyeha ha 1,2,3.Lefapheng la lipatlisiso tsa oli le khase, ha keketseho ea CO2 4 le salinity le chlorine content 5, 6 ka mokelikeli o hlahisoang, phala e tloaelehileng ea 7 carbon steel e ka senyeha ho tebileng, le haeba li-corrosion inhibitors li kenngoa ka har'a khoele ea pipe, kutu e ke ke ea hatelloa ka katleho tšepe ha e sa khona ho fihlela litlhoko tsa ts'ebetso ea nako e telele libakeng tse senyang tsa CO28,9,10.Bafuputsi ba ile ba fetohela ho li-duplex stainless steels (DSS) tse nang le khanyetso e ntle ea kutu.2205 DSS, likahare tsa ferrite le austenite ka tšepe li ka bang 50%, li na le thepa e ntle ea mochini le ho hanyetsa kutu, filimi ea "passivation" e teteaneng, e na le ts'ebetso e ntle ea ho hanyetsa kutu, theko e tlase ho feta ea li-alloys tse thehiloeng ho nickel 11 , 12. Kahoo, 2205 DSS e atisa ho sebelisoa e le sekepe sa khatello sebakeng se senyang, seliba sa oli sebakeng se senyang sa CO2, metsi a pholileng bakeng sa tsamaiso ea condensing ka har'a oli ea leoatle le lik'hemik'hale tsa lik'hemik'hale 13, 14, 15, empa 2205 DSS e ka boela ea ba le perforation e senyang. tšebeletsong.
Hona joale, lithuto tse ngata tsa CO2- le Cl-pitting corrosion 2205 DSS li 'nile tsa etsoa naheng le linaheng tse ling [16,17,18].Ebrahimi19 e fumane hore ho eketsa letsoai la potassium dichromate ho tharollo ea NaCl ho ka thibela 2205 DSS pitting, 'me ho eketsa bongata ba potassium dichromate ho eketsa mocheso oa bohlokoa oa 2205 DSS pitting.Leha ho le joalo, matla a pitting a 2205 DSS a eketseha ka lebaka la ho eketsoa ha motsoako o itseng oa NaCl ho potasiamo dichromate 'me a fokotseha ka ho eketseha ha NaCl.Han20 e bontša hore ho 30 ho 120 ° C, sebopeho sa 2205 DSS passivating film ke motsoako oa Cr2O3 lera le ka hare, FeO ka ntle le lera le ruileng Cr;ha mocheso o nyolohela ho 150 ° C, filimi ea passivation e qhibiliha., sebopeho sa ka hare se fetoha ho Cr2O3 le Cr (OH) 3, 'me karolo e ka ntle e fetoha Fe (II,III) oxide le Fe (III) hydroxide.Peguet21 e fumane hore ho emisoa ha tšepe ea S2205 ea tšepe e sa hloekang ka tharollo ea NaCl hangata ha ho hlahe ka tlase ho mocheso o matla oa pitting (CPT) empa ka mocheso oa phetoho (TTI).Thiadi22 e ile ea etsa qeto ea hore ha mahloriso a NaCl a ntse a eketseha, ho hanyetsa ha kutu ea S2205 DSS ho fokotseha haholo, 'me ha matla a sebelisitsoeng a sa sebetse, ho mpefala ho hanyetsa ho bola ha thepa.
Sengoliloeng sena, ho sekena ho matla ho ka bang teng, pono ea impedance, bokhoni bo sa feleng, Mott-Schottky curve le optical electron microscopy li sebelisitsoe ho ithuta phello ea letsoai le phahameng, khatello e phahameng ea Cl le mocheso boitšoarong ba kutu ea 2205 DSS.le photoelectron spectroscopy, e fanang ka motheo oa theory bakeng sa ts'ebetso e sireletsehileng ea 2205 DSS libakeng tsa oli le khase tse nang le CO2.
Lisebelisoa tsa tlhahlobo li khethiloe ho tsoa ho tšepe e entsoeng ka tharollo 2205 DSS (tšepe ea grade 110ksi), 'me motsoako oa mantlha oa lik'hemik'hale o bontšoa ho Lethathamo la 1.
Boholo ba sampuli ea electrochemical ke 10 mm × 10 mm × 5 mm, e hloekisoa ka acetone ho tlosa oli le ethanol e feletseng le e omisitsoeng.Karolo e ka morao ea sekhechana sa teko e rekisoa ho hokahanya bolelele bo loketseng ba terata ea koporo.Ka mor'a ho tjheseletsa, sebelisa multimeter (VC9801A) ho hlahloba conductivity ea motlakase ea sekhechana sa tlhahlobo se cheselitsoeng, ebe u tiisa sebaka se sa sebetseng ka epoxy.Sebelisa 400 #, 600 #, 800 #, 1200 #, 2000 # silicon carbide sandpaper ea metsi ho bentša sebaka sa mosebetsi holim'a mochini o benyang ka 0.25um e bentšang moemeli ho fihlela holimo holimo Ra≤1.6um, 'me qetellong hloekisa le ho kenya thermostat. .
Ho ile ha sebelisoa setsi sa mosebetsi oa motlakase oa Priston (P4000A) se nang le sistimi ea li-electrode tse tharo.Electrode ea platinum (Pt) e nang le sebaka sa 1 cm2 e sebelisitsoeng e le electrode e thusang, DSS 2205 (e nang le sebaka sa 1 cm2) e ne e sebelisoa e le electrode e sebetsang, 'me electrode ea boitsebiso (Ag / AgCl) e ne e sebelisoa. sebedisoa.Tharollo ea mohlala e sebelisitsoeng tekong e ne e lokiselitsoe ho latela (Letlapa la 2).Pele ho tlhahlobo, tharollo e phahameng ea N2 (99.99%) e fetisitsoe bakeng sa 1 h, ebe CO2 e fetisetsoa metsotso e 30 ho tlosa oxygenate tharollo., 'me CO2 ka tharollo e ne e lula e le boemong ba ho tlala.
Ntlha ea pele, beha mohlala ka tanka e nang le tharollo ea teko, 'me ue behe sebakeng sa ho hlapa metsi ka mocheso o sa khaotseng.Mocheso oa pele oa ho beha ke 2 ° C, 'me ho phahama ha mocheso ho laoloa ka tekanyo ea 1 ° C / min,' me mocheso oa mocheso o laoloa.mocheso oa 2-80 ° C.Celsius.Teko e qala ka bokhoni bo sa feleng (-0.6142 Vs.Ag/AgCl) 'me sekhahla sa teko ke sekoti sa It.Ho latela maemo a bohlokoa a teko ea mocheso oa pitting, sekhahla sa It curve se ka tsejoa.Thempereichara eo ho eona density hona joale e nyolohela ho 100 μA/cm2 bitsoa bohlokoa pitting mocheso.Karolelano ea mocheso oa bohlokoa bakeng sa pitting ke 66.9 °C.Lithempereichara tsa tlhahlobo ea polarization curve le impedance spectrum li khethiloe hore e be 30 ° C, 45 ° C, 60 ° C le 75 ° C, ka ho latellana, 'me tlhahlobo e phetoa ka makhetlo a mararo tlas'a maemo a tšoanang a sampole ho fokotsa ho kheloha ho ka khonehang.
Mohlala oa tšepe o pepesehetseng tharollo o ile oa qala ho polarized ka bokhoni ba cathode (-1.3 V) bakeng sa metsotso ea 5 pele o leka potentiodynamic polarization curve ho felisa filimi ea oxide e entsoeng holim'a sebaka sa ho sebetsa sa sampuli, 'me ka mor'a moo ho na le monyetla o bulehileng oa potoloho. 1 h ho fihlela motlakase oa kutu o ke ke oa thehoa.Sekhahla sa scan ninete ea matla a polarization curve e ne e behiloe ho 0.333mV / s, 'me monyetla oa nako ea ho hlahloba o ne o behiloe ho -0.3 ~ 1.2V vs. OCP.Ho netefatsa ho nepahala ha tlhahlobo, maemo a tšoanang a teko a phetoa ka makhetlo a 3.
Software ea tlhahlobo ea spectrum ea Impedans - Versa Studio.Teko e ile ea qala ho etsoa ka mokhoa o tsitsitseng oa potoloho e bulehileng, bophahamo ba motlakase oa tšitiso e fapaneng bo behiloe ho 10 mV, 'me lebelo la tekanyo le behiloe ho 10-2-105 Hz.spectrum data ka mor'a tlhahlobo.
Ts'ebetso ea hajoale ea tlhahlobo ea nako ea nako: khetha menyetla e fapaneng ea passivation ho latela liphetho tsa anodic polarization curve, lekanya mothinya oa It ka mokhoa o sa fetoheng, 'me u lekane le curve ea logarithm e habeli ho bala moepa oa curve e kentsoeng bakeng sa tlhahlobo ea filimi.mokhoa oa ho theha filimi e fetang.
Ka mor'a hore motlakase o bulehileng oa potoloho o tsitsa, etsa tlhahlobo ea curve ea Mott-Schottky.Lekola bokhoni ba ho hlahloba mefuta e mengata ea 1.0 ~ -1.0V (vS.Ag/AgCl), sekhahla sa ho hlahloba 20mV / s, maqhubu a teko a behiloeng ho 1000Hz, pontšo ea thabo ea 5mV.
Sebelisa X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (ESCALAB 250Xi, UK) ho lekola sebopeho le boemo ba lik'hemik'hale ba filimi ea "survey passivation" ka mor'a ho etsa filimi ea 2205 DSS le ho etsa tekanyo ea data peak-fit processing u sebelisa software e phahameng.ha ho bapisoa le li-database tsa pono ea athomo le lingoliloeng tse amanang le tsona23 'me li lekantsoe ho sebelisoa C1s (284.8 eV).Morpholoji ea kutu le botebo ba mekoti ea lisampole li ne li tšoauoa ka ho sebelisa maekorosekopo ea dijithale e tebileng haholo (Zeiss Smart Zoom5, Jeremane).
Mohlala o ile oa lekoa ka mokhoa o ts'oanang (-0.6142 V rel. Ag / AgCl) ka mokhoa o sa khaotseng oa mokhoa o ka khonehang 'me sekhahla sa hona joale sa corrosion se tlalehiloe ka nako.Ho ea ka tekanyetso ea teko ea CPT, sekhahla sa polarization sa hona joale se eketseha butle-butle ka mocheso o ntseng o eketseha.1 e bonts'a mocheso o tebileng oa pitting oa 2205 DSS ka tharollo e etsisitsoeng e nang le 100 g / L Cl- le CO2 e tletseng.Ho ka bonoa hore ka mocheso o tlase oa tharollo, sekhahla sa hona joale ha se fetohe ha nako ea teko e ntse e eketseha.'Me ha mocheso oa tharollo o ntse o eketseha ho ea boleng bo itseng, sekhahla sa hona joale se ile sa eketseha ka potlako, se bontšang hore tekanyo ea ho qhibiliha ha filimi e fetang e ile ea eketseha ka ho eketseha ha mocheso oa tharollo.Ha mocheso oa tharollo e tiileng o eketseha ho tloha ho 2 ° C ho ea ho 67 ° C, polarization ea hona joale ea 2205DSS e eketseha ho 100µA / cm2, 'me mocheso o tloaelehileng oa pitting oa 2205DSS ke 66.9 ° C, o ka bang 16.6 ° C. e phahameng ho feta 2205DSS.standard 3.5 wt.% NaCl (0.7 V)26.Mocheso oa bohlokoa oa pitting o itšetlehile ka bokhoni bo sebelisitsoeng nakong ea tekanyo: ho theosa le matla a sebelisoang, ho ba le mocheso o matla oa pitting o lekanyelitsoeng.
Ho kenya sekhahla sa mocheso o matla oa tšepe ea 2205 duplex stainless solution e nang le 100 g/L Cl– le CO2 e tletseng.
Ka feiga.2 e bonts'a li-ac impedance plots tsa 2205 DSS litharollong tse etsisitsoeng tse nang le 100 g/L Cl- le CO2 e tletseng lithempereichara tse fapaneng.Ho ka bonoa hore setšoantšo sa Nyquist sa 2205DSS ka mocheso o fapaneng o na le maqhubu a phahameng-frequency, mid-frequency le low-frequency resistance-capacitance arcs, 'me li-access-capacitance arcs ha li semicircular.Radius ea capacitive arc e bonahatsa boleng ba khanyetso ba filimi e fetang le boleng ba ho hanyetsa phetiso ea tefiso nakong ea karabelo ea eleketrode.Ka kakaretso ho lumeloa hore sebaka se seholo sa radius ea capacitive arc, se ntlafatsa ho hanyetsa ha kutu ea karoloana ea tšepe ka tharollo27.Ka mocheso oa tharollo oa 30 °C, radius ea capacitive arc setšoantšong sa Nyquist le angle ea phase setšoantšong sa impedance modulus |Z|Bode ke eona e phahameng ka ho fetisisa 'me 2205 DSS corrosion ke eona e tlaase ka ho fetisisa.Ha mocheso oa tharollo o ntse o eketseha, |Z|impedance modulus, arc radius le ho fokotseha ha tharollo ea tharollo, ho feta moo, angle ea mohato e boetse e fokotseha ho tloha ho 79 Ω ho ea ho 58 Ω sebakeng sa maqhubu a mahareng, e bonts'a tlhōrō e pharaletseng le lesela le ka hare le lehare le ka ntle (porous) ka ntle. likarolo tsa filimi e sa fetoheng ea inhomogeneous28.Ka hona, ha mocheso o ntse o phahama, filimi e fetang e entsoeng ka holim'a tšepe ea tšepe e qhibiliha le ho phunyeha, e fokolisang thepa ea tšireletso ea substrate le ho senya ho hanyetsa ha kutu ea thepa29.
U sebelisa software ea ZSimDeme ho lumellana le data ea impedance spectrum, potoloho e lekanang e lekanang e bontšoa ho Fig. 330, moo Rs e leng mokhoa oa ho hanyetsa tharollo, Q1 ke bokhoni ba filimi, Rf ke khanyetso ea filimi e hlahisoang, Q2 ke habeli. layer capacitance, mme Rct ke khanyetso ea phetisetso ea litefiso.Ho tsoa ho liphetho tsa ho kenya tafoleng.3 e bontša hore ha mocheso oa tharollo e ts'oanang o ntse o eketseha, boleng ba n1 bo fokotseha ho tloha ho 0.841 ho ea ho 0.769, e leng se bontšang ho eketseha ha lekhalo pakeng tsa li-capacitor tse peli le ho fokotseha ha sekhahla.Khanyetsano ea phetisetso ea tefiso Rct e ile ea fokotseha butle-butle ho tloha 2.958 × 1014 ho 2.541 × 103 Ω cm2, e bontšang ho fokotseha butle-butle ha ho hanyetsa ho bola ha thepa.Ho hanyetsa tharollo ea Rs ho fokotsehile ho tloha 2.953 ho 2.469 Ω cm2, 'me capacitance Q2 ea filimi e fokolang e fokotsehile ho tloha 5.430 10-4 ho ea ho 1.147 10-3 Ω cm2, conductivity ea tharollo e ile ea eketseha, botsitso ba filimi e fokolang e fokotsehile. , le tharollo Cl-, SO42-, joalo-joalo) ka seaplane eketseha, e potlakisang timetso ea passivating film31.Sena se lebisa ho fokotseha ha khanyetso ea filimi ea Rf (ho tloha ho 4662 ho ea ho 849 Ω cm2) le ho fokotseha ha ho hanyetsa polarization Rp (Rct + Rf) ho thehoa holim'a tšepe e sa hloekang ea duplex.
Ka hona, mocheso oa tharollo o ama ho hanyetsa ha kutu ea DSS 2205. Ka mocheso o tlase oa tharollo, ts'ebetso ea ho itšoara e etsahala pakeng tsa cathode le anode ka pel'a Fe2 +, e leng se tlatsetsang ho qhibiliha ka potlako le ho senyeha ha metsi. anode, hammoho le passivation ea filimi thehoa holim'a metsi, ho feta e feletseng le e phahameng Density, e khōloanyane ho hanyetsa tefiso phetiso pakeng tsa tharollo, liehisa ho qhibiliha ha matrix tšepe 'me e bontša molemo ho hanyetsa kutu.Ha mocheso oa tharollo o ntse o eketseha, khanyetso ea phetisetso ea Rct e fokotseha, sekhahla sa karabelo lipakeng tsa li-ion tharollong se potlakisa, 'me sekhahla sa ho ata ha li-ion tse mabifi se ntse se eketseha, e le hore lihlahisoa tsa pele tsa kutu li boele li thehoe holim'a metsi. substrate e tsoang bokaholimo ba tšepe.Filimi e fokolang e fokolang e fokolisa thepa ea tšireletso ea substrate.
Ka feiga.Setšoantšo sa 4 se bonts'a li-curve tse matla tsa polarization tsa 2205 DSS litharollong tse etsisitsoeng tse nang le 100 g/L Cl- le CO2 e tletseng lithempereichara tse fapaneng.E ka bonoa ho tloha setšoantšong hore ha bokhoni bo le boemong ba ho tloha ho -0.4 ho ea ho 0.9 V, li-curve tsa anode ka mocheso o fapaneng li na le libaka tse hlakileng tsa passivation, 'me bokhoni ba ho itšeha bo ka ba -0.7 ho -0.5 V. density e eketsa hona joale ho fihla ho 100 μA/cm233 curve ea anode hangata e bitsoa monyetla oa ho pata (Eb kapa Etra).Ha mocheso o ntse o phahama, nako ea "passivation" ea fokotseha, matla a ho itšehla thajana a fokotseha, sekhahla sa ho bola se ntse se eketseha, 'me sekhahla sa polarization se theohela ka ho le letona, se bontšang hore filimi e entsoeng ke DSS 2205 ka tharollo e entsoeng e sebetsa. mosebetsi.dikahare tsa 100 g / l Cl- le CO2 e tletseng, e eketsa kutloisiso ea ho senyeha ha likoti, e senyeha habonolo ke li-ion tse mabifi, e leng se lebisang ho holeng ho eketsehileng ha matrix a tšepe le ho fokotseha ha ho hanyetsa ha kutu.
Ho ka bonoa ho Lethathamo la 4 hore ha mocheso o phahama ho tloha ho 30 ° C ho ea ho 45 ° C, matla a ho feta a feteletseng a fokotseha hanyenyane, empa palo ea hona joale ea passivation ea boholo bo lekanang e eketseha haholo, e bontšang hore tšireletso ea filimi e fetang tlas'a tsena. maemo a eketseha ka mocheso o ntseng o eketseha.Ha thempereichara e fihla ho 60°C, monyetla o tsamaisanang le oa likoti o fokotseha haholo, ’me mokhoa ona o bonahala haholoanyane ha mocheso o ntse o phahama.Hoa lokela ho hlokomeloa hore ka 75 ° C ho na le tlhōrō ea nakoana ea nakoana e hlahang setšoantšong, e bontšang boteng ba metastable pitting corrosion holim'a sampole.
Ka hona, ka ho eketseha ha mocheso oa tharollo, palo ea oksijene e qhibilihisitsoeng ka tharollo e fokotseha, boleng ba pH ba filimi bo fokotseha, 'me botsitso ba filimi e fokolang bo fokotseha.Ho phaella moo, mocheso o phahameng oa tharollo, o phahamisa ts'ebetso ea li-ion tse mabifi ka tharollo 'me o phahamisa tekanyo ea tšenyo ea lera la filimi ea holim'a substrate.Li-oxide tse entsoeng ka har'a lera la filimi li oa habonolo 'me li sebetsana le li-cations tse ka har'a lera la filimi ho etsa metsoako e qhibilihang, e leng se eketsang monyetla oa ho cheka.Kaha karolo ea filimi e tsosolositsoeng e batla e hlephile, phello ea tšireletso holim'a substrate e tlaase, e leng ho eketsang ho bola ha karolo ea tšepe ea tšepe.Liphetho tsa tlhahlobo e matla ea polarization li lumellana le sephetho sa spectroscopy ea impedance.
Ka feiga.Setšoantšo sa 5a se bontša E curves bakeng sa 2205 DSS ka tharollo ea mohlala e nang le 100 g/L Cl– le CO2 e tletseng.Palo ea hona joale ea passivation e le ts'ebetso ea nako e ile ea fumanoa ka mor'a polarization ka mocheso o fapaneng bakeng sa 1 h ka bokhoni ba -300 mV (e amanang le Ag / AgCl).Ho ka bonoa hore passivation ea hona joale ea density trend ea 2205 DSS ka bokhoni bo ts'oanang le lithempereichara tse fapaneng ha e le hantle e ts'oana, 'me mokhoa ona o fokotseha butle ha nako e ntse e tsamaea' me o batla o le boreleli.Ha mocheso o ntse o eketseha butle-butle, palo ea passivation ea hona joale ea 2205 DSS e ile ea eketseha, e neng e lumellana le liphello tsa polarization, e leng se ileng sa boela sa bontša hore litšobotsi tsa tšireletso tsa lera la filimi holim'a karoloana ea tšepe li fokotsehile ka mocheso o ntseng o eketseha oa tharollo.
Potentiostatic polarization curves ea 2205 DSS ka mokhoa o tšoanang oa sebopeho sa filimi le mocheso o fapaneng.(a) Boima ba hona joale ha bo bapisoa le nako, (b) Lelogarithm ea kholo ea filimi.
Batlisisa kamano pakeng tsa matla a hona joale a passivation le nako ka mocheso o fapaneng bakeng sa bokhoni bo tšoanang ba ho etsa filimi, joalokaha ho bontšitsoe ho (1)34:
Moo ke leng teng palo ea hona joale ea passivation ho bokhoni ba ho etsa filimi, A/cm2.A ke sebaka sa electrode e sebetsang, cm2.K ke moepa oa mokoloko o kentsoeng ho eona.t nako, s
Ka feiga.5b e bonts'a logI le li-curve tsa logt bakeng sa 2205 DSS ka mocheso o fapaneng ka matla a tšoanang a sebopeho sa filimi.Ho ea ka boitsebiso ba lingoliloeng, 35 ha mola o theoha K = -1, lera la filimi le entsoeng holim'a substrate le teteaneng 'me le na le ho hanyetsa ha kutu ho molemo ho substrate ea tšepe.'Me ha melapo e otlolohileng e theoha K = -0.5, lera la filimi le entsoeng holim'a metsi le hlephile, le na le masoba a mangata a manyenyane 'me le na le ho hanyetsa ha kutu ho futsanehileng ho substrate ea tšepe.Ho ka bonoa hore ka 30 ° C, 45 ° C, 60 ° C, le 75 ° C, sebopeho sa lera la filimi se fetoha ho tloha ho li-pores tse teteaneng ho ea ho li-pores tse hlephileng ho latela letsoapo le khethiloeng la mela.Ho ea ka Point Defect Model (PDM) 36,37 ho ka bonoa hore bokhoni bo sebelisitsoeng nakong ea tlhahlobo ha bo ame boima ba hona joale, bo bontšang hore mocheso o ama ka ho toba tekanyo ea sekhahla sa anode nakong ea tlhahlobo, kahoo hona joale e eketseha ka mocheso o ntseng o eketseha.tharollo, 'me boima ba 2205 DSS boa eketseha,' me khanyetso ea kutu e fokotseha.
Thepa ea semiconductor ea lera le tšesaane la filimi e thehiloeng ho DSS e ama ho hanyetsa ha eona ho bola38, mofuta oa semiconductor le sets'oants'o sa sephethephethe sa lera le tšesaane la filimi li ama ho phatloha le ho phunya ha lera le tšesaane la filimi DSS39,40 moo capacitance C le E ea sebaka se ka bang tšesaane sa filimi se khotsofatsa kamano ea MS, tefiso ea sebaka sa semiconductor e baloa ka tsela e latelang:
Ka foromo, ε ke tumello ea filimi e fetang mocheso oa kamore, e lekanang le 1230, ε0 ke tumello ea vacuum, e lekanang le 8.85 × 10-14 F / cm, E ke tefiso ea bobeli (1.602 × 10-19 C) ;ND ke letsoalo la bafani ba semiconductor ba mofuta oa n, cm-3, NA ke semiconductor ea mofuta oa p, cm-3, EFB ke bokhoni ba sehlopha se sephara, V, K ke Boltzmann e sa fetoheng, 1.38 × 10–3 .23 J/K, T – mocheso, K.
Moepa le ho khaoha ha mohala o kentsoeng ho ka baloa ka ho kenya karohano e lekanyelitsoeng ho curve ea MS e lekantsoeng, mahloriso a sebelisitsoeng (ND), mahloriso a amohelehang (NA), le bokhoni ba sehlopha se sephara (Efb)42.
Ka feiga.6 e bonts'a sekhahla sa Mott-Schottky sa karolo e ka holimo ea filimi ea 2205 DSS e entsoeng ka tharollo e entsoeng e nang le 100 g / l Cl- le e tletseng CO2 ka bokhoni (-300 mV) bakeng sa 1 hora.Ho ka bonoa hore likarolo tsohle tse tšesaane tsa lifilimi tse entsoeng ka mocheso o fapaneng li na le litšobotsi tsa n+p-type bipolar semiconductors.Semiconductor ea mofuta oa n e na le tharollo ea anion selectivity, e ka thibelang li-cations tsa tšepe tse sa hloekang hore li se ke tsa kenella ka tharollo ka filimi ea passivation, ha semiconductor ea mofuta oa p e na le cation selectivity, e ka thibelang li-anion tse senyang tharollo ho tloha passivation crossings Filimi e tla. ka ntle holim'a substrate 26 .Hape ho ka bonoa hore ho na le phetoho e bonolo pakeng tsa li-curve tse peli tse loketseng, filimi e sebakeng se bataletseng, 'me sehlopha se sephara sa Efb se ka sebelisoa ho fumana boemo ba sehlopha sa matla sa semiconductor le ho hlahloba electrochemical ea eona. botsitso43..
Ho ea ka liphetho tse loketseng tsa MC curve tse bontšitsoeng ho Lethathamo la 5, mahloriso a tsoang (ND) le mahloriso a amohelang (NA) le sehlopha se sephara sa Efb 44 sa tatellano e tšoanang ea boholo li balletsoe.Boima ba mochini o sebelisoang hona joale bo tšoaea liphoso tsa ntlha sebakeng sa tefiso ea sebaka le bokhoni ba sekoti ba filimi e fetang.Ha sekhahla sa sesebelisoa se sebelisitsoeng se phahame, ho bonolo hore lera la filimi le robehe 'me le be le monyetla oa hore substrate corrosion45 e phahame.Ho phaella moo, ka keketseho ea butle-butle ea mocheso oa tharollo, mahloriso a ND emitter karolong ea filimi e ile ea eketseha ho tloha 5.273 × 1020 cm-3 ho ea 1.772 × 1022 cm-3, 'me mahloriso a NA a ile a eketseha ho tloha 4.972 × 1021 ho 4.592 ×1023.cm - joalo ka ha ho bontšoa ho feiga.3, bokhoni ba sehlopha se bataletseng bo eketseha ho tloha ho 0.021 V ho ea ho 0.753 V, palo ea bajari ba tharollo e eketseha, karabelo pakeng tsa li-ion tharollo e ntse e eketseha, 'me botsitso ba lera la filimi bo fokotseha.Ha mocheso oa tharollo o ntse o eketseha, boleng bo felletseng ba moepa oa mothapo o haufi bo fokotseha, palo e kholo ea bajari ba tharollo e eketseha, lebelo la phallo lipakeng tsa li-ion le eketseha, 'me palo e kholo ea likheo tsa ion ho bokaholimo ba lera la filimi., ka hona ho fokotsa karolo ea tšepe ea tšepe, botsitso le ho hanyetsa kutu 46,47.
Sebopeho sa lik'hemik'hale sa filimi se na le phello e kholo ho botsitso ba li-cations tsa tšepe le ts'ebetso ea li-semiconductors, 'me phetoho ea mocheso e na le phello ea bohlokoa ho thehoeng ha filimi ea tšepe e sa hloekang.Ka feiga.Setšoantšo sa 7 se bonts'a palo e felletseng ea XPS ea bokaholimo ba filimi ea 2205 DSS ka tharollo e etsisitsoeng e nang le 100 g / L Cl- le CO2 e tletseng.Lintho tse ka sehloohong lifiliming tse entsoeng ka li-chips ka mocheso o fapaneng ha e le hantle li tšoana, 'me likarolo tse ka sehloohong tsa lifilimi ke Fe, Cr, Ni, Mo, O, N, le C. Ka hona, likarolo tse ka sehloohong tsa lera la filimi ke Fe. , Cr, Ni, Mo, O, N le C. Setshelo se nang le Cr oxides, Fe oxides le hydroxides le palo e nyenyane ea Ni le Mo oxides.
Sebono se felletseng sa XPS 2205 DSS se nkuoeng ka mocheso o fapaneng.(a) 30°С, (b) 45°С, (c) 60°С, (d) 75°С.
Sebopeho se seholo sa filimi se amana le thepa ea thermodynamic ea metsoako filiming ea passivating.Ho ea ka matla a tlamang a likarolo tse ka sehloohong tsa lera la filimi, tse fanoeng tafoleng.6, ho ka bonoa hore litlhōrō tse ikhethang tsa Cr2p3/2 li arotsoe ka tšepe ea Cr0 (573.7 ± 0.2 eV), Cr2O3 (574.5 ± 0.3 eV), le Cr(OH)3 (575.4 ± 0. 1 eV) e bontšitsoeng ho Figure 8a, eo oxide e entsoeng ke Cr element ke karolo e ka sehloohong ea filimi, e phethang karolo ea bohlokoa ho hanyetsa ho bola ha filimi le ts'ebetso ea eona ea electrochemical.Tekanyo ea tlhōrō e lekanyelitsoeng ea Cr2O3 karolong ea filimi e phahame ho feta ea Cr(OH)3.Leha ho le joalo, ha mocheso o tiileng oa tharollo o ntse o eketseha, tlhōrō e lekanyelitsoeng ea Cr2O3 e fokotseha butle-butle, ha tlhōrō ea Cr (OH) 3 e ntse e eketseha butle-butle, e leng se bontšang phetoho e hlakileng ea Cr3 + e kholo ea filimi ho tloha Cr2O3 ho ea ho Cr (OH) 3, 'me mocheso oa tharollo oa eketseha.
Matla a tlamang a litlhōrō tsa mefuta-futa ea Fe2p3/2 haholo-holo e na le litlhōrō tse 'nè tsa boemo ba tšepe Fe0 (706.4 ± 0.2 eV), Fe3O4 (707.5 ± 0.2 eV), FeO (709.5 ± 0.1 eV ) le FeOO1H (71) Fe. eV) ± 0.3 eV), joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 8b, Fe e teng haholo-holo filiming e entsoeng ka mokhoa oa Fe2 + le Fe3 +.Fe2+ ho tloha ho FeO e laola Fe(II) litlhōrōng tse tlaase tse tlamang matla, ha Fe3O4 le Fe(III) FeOOH metsoako e laola litlhōrō tse phahameng tse tlamang matla48,49.Matla a lekanyelitsoeng a tlhoro ea Fe3+ a phahame ho feta a Fe2+, empa matla a lekanyelitsoeng a tlhoro ea Fe3+ a fokotseha ka mocheso o ntseng o eketseha oa tharollo, 'me matla a lekanyelitsoeng a tlhoro ea Fe2+ a eketseha, e leng se bontšang phetoho ea ntho e ka sehloohong karolong ea filimi ho tloha. Fe3+ ho Fe2+ ho eketsa mocheso oa tharollo.
Litlhōrō tse hlaheletseng tsa Mo3d5/2 haholo-holo li na le maemo a mabeli a holimo a Mo3d5/2 le Mo3d3/243.50, ha Mo3d5/2 e kenyelletsa metallic Mo (227.5 ± 0.3 eV), Mo4+ (228.9 ± 0.2 eV) le Mo6.0 ± 2. ), ha Mo3d3/2 e boetse e na le metallic Mo (230.4 ± 0.1 eV), Mo4+ (231.5 ± 0.2 eV) le Mo6+ (232, 8 ± 0.1 eV) joalokaha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 8c, kahoo likarolo tsa Mo li teng ho feta tse tharo tsa valence. boemo ba lera la filimi.Matla a tlamang a litlhōrō tsa spectral tsa Ni2p3 / 2 li na le Ni0 (852.4 ± 0.2 eV) le NiO (854.1 ± 0.2 eV), joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 8g ka ho latellana.Tšobotsi tlhōrō ea N1s e na le N (399.6 ± 0.3 eV), joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 8d.Litlhōrō tsa O1 tse nang le litšobotsi li kenyelletsa O2- (529.7 ± 0.2 eV), OH- (531.2 ± 0.2 eV) le H2O (531.8 ± 0.3 eV), joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong. Likarolo tse ka sehloohong tsa lera la filimi ke (OH- le O2 -) , tse sebelisoang haholo-holo bakeng sa oxidation kapa hydrogen oxidation ea Cr le Fe ka lera la filimi.Matla a lekanyelitsoeng a tlhoro ea OH- a ile a eketseha haholo ha mocheso o eketseha ho tloha ho 30°C ho ea ho 75°C.Ka hona, ka ho eketseha ha mocheso, motsoako o ka sehloohong oa thepa ea O2- ka lera la filimi o fetoha ho tloha ho O2- ho ea ho OH- le O2-.
Ka feiga.Setšoantšo sa 9 se bontša microscopic surface morphology ea sampole 2205 DSS ka mor'a hore ho be le polarization e matla ka tharollo ea mohlala e nang le 100 g / L Cl- le CO2 e tletseng.Hoa hlokomeleha hore ka holim'a lisampole tse entsoeng ka polarized ka mocheso o fapaneng, ho na le likoting tsa kutu tsa likhato tse fapaneng, sena se etsahala ka tharollo ea li-ion tse mabifi, 'me ka ho eketseha ha mocheso oa tharollo, ho na le kutu e tebileng haholoanyane. bokahodimo ba disampole.substrate.Palo ea likoti tsa likoti sebakeng se seng le se seng le botebo ba litsi tsa kutu ea eketseha.
Corrosion curves ea 2205 DSS ka tharollo ea mohlala e nang le 100 g/l Cl– le saturated CO2 mochesong o fapaneng (a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C c.
Ka hona, ho eketseha ha mocheso ho tla eketsa ts'ebetso ea karolo e 'ngoe le e' ngoe ea DSS, hammoho le ho eketsa ts'ebetso ea li-ion tse mabifi tikolohong e mabifi, e bakang tšenyo e itseng sebakeng sa sampole, e tla eketsa ts'ebetso ea likoti., 'me ho thehoa ha mekoti ea kutu ho tla eketseha.Sekhahla sa tlhahiso ea lihlahisoa se tla eketseha 'me ho hanyetsa ha kutu ho tla fokotseha51,52,53,54,55.
Ka feiga.10 e bonts'a morphology le botebo ba sekoti sa sampole ea 2205 DSS e polarized ka botebo bo phahameng haholo ba microscope ea optical digital.Ho tloha feiga.10a e bonts'a hore likoti tse nyane tsa kutu le tsona li ile tsa hlaha haufi le mekoti e meholo, e bonts'ang hore filimi e sa feteng e senngoeng ka mokhoa o itseng ka ho thehoa ha mekoti ea kutu ka bongata bo fanoeng, 'me botebo bo boholo ba likoti e ne e le 12.9 µm.joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 10b.
DSS e bontša khanyetso e ntle ea kutu, lebaka le ka sehloohong ke hore filimi e entsoeng holim'a tšepe e sirelelitsoe hantle ka tharollo, Mott-Schottky, ho ea ka liphello tse ka holimo tsa XPS le lingoliloeng tse amanang le 13,56,57,58, filimi haholo-holo. e feta ka tse latelang Ena ke ts'ebetso ea oxidation ea Fe le Cr.
Fe2+ e qhibiliha habonolo le ho theola sebopeho sa 53 lipakeng tsa filimi le tharollo, mme ts'ebetso ea karabelo ea cathodic e tjena:
Sebakeng se senyehileng, filimi e nang le likarolo tse peli e thehoa, eo haholo-holo e nang le lesela le ka hare la tšepe le chromium oxides le lesela le ka ntle la hydroxide, 'me hangata li-ion li hōla ka har'a li-pores tsa filimi.Motsoako oa lik'hemik'hale oa filimi ea passivating e amana le thepa ea eona ea semiconductor, joalokaha ho pakoa ke sekhahla sa Mott-Schottky, se bontšang hore sebopeho sa filimi ea passivating ke n + p-mofuta 'me e na le litšobotsi tsa bipolar.Liphello tsa XPS li bontša hore karolo e ka ntle ea filimi e fetang e entsoe haholo-holo ka Fe oxides le hydroxides e bontšang n-type semiconductor properties, 'me karolo e ka hare e entsoe haholo-holo ka Cr oxides le hydroxides e bontšang p-type semiconductor properties.
2205 DSS e na le khanyetso e phahameng ka lebaka la litaba tsa eona tse phahameng tsa Cr17.54 mme e bonts'a likhato tse fapaneng tsa likoti ka lebaka la microscopic galvanic corrosion55 lipakeng tsa meaho ea duplex.Pitting corrosion ke e 'ngoe ea mefuta e atileng haholo ea corrosion ho DSS,' me mocheso ke e 'ngoe ea lintlha tsa bohlokoa tse susumetsang boitšoaro ba pitting corrosion mme e na le tšusumetso lits'ebetsong tsa thermodynamic le kinetic tsa DSS reaction60,61.Ka tloaelo, ka tharollo e etsisitsoeng e nang le khatello e phahameng ea Cl- le CO2 e tletseng, mocheso o boetse o ama sebopeho sa pitting le ho qaleha ha mapetsong nakong ea khatello ea khatello ea maikutlo tlas'a khatello ea khatello ea maikutlo, 'me mocheso o matla oa pitting o ikemiselitse ho hlahloba. ho hanyetsa ho bola.DSS.Thepa, e bonts'ang kutloisiso ea matrix ea tšepe ho mocheso, hangata e sebelisoa e le tšupiso ea bohlokoa khethong ea lisebelisoa lits'ebetsong tsa boenjiniere.Mocheso o tloaelehileng oa pitting oa 2205 DSS ka tharollo e etsisitsoeng ke 66.9 ° C, e leng 25.6 ° C e phahameng ho feta ea tšepe e sa hloekang ea Super 13Cr e nang le 3.5% NaCl, empa botebo bo boholo ba sekoti bo fihlile ho 12.9 µm62.Liphetho tsa lik'hemik'hale tsa motlakase li boetse li tiisa hore libaka tse tšekaletseng tsa angle ea mohato le maqhubu a tšesaane ka mocheso o ntseng o eketseha, 'me ha angle ea mohato e fokotseha ho tloha ho 79° ho ea ho 58°, boleng ba |Z|fokotseha ho tloha 1.26 × 104 ho 1.58 × 103 Ω cm2.qoso phetiso ho hanyetsa Rct fokotsehile ho tloha 2.958 1014 ho 2.541 103 Ω cm2, ho hanyetsa tharollo Rs fokotsehile ho tloha 2.953 ho 2.469 Ω cm2, filimi hanyetsa Rf fokotsehile ho tloha 5.430 10-4 cm2 ho 1.147 10-3 cm2.The conductivity ea tharollo e mabifi ea eketseha, botsitso ba lera la filimi ea matrix ea tšepe le fokotseha, le qhibiliha le ho phunyeha habonolo.Boima ba hona joale ba ho itšehla thajana bo eketsehile ho tloha ho 1.482 ho ea ho 2.893 × 10-6 A cm-2, 'me bokhoni ba ho itšeha bo fokotsehile ho tloha ho -0.532 ho ea ho -0.621V.Ho ka bonoa hore phetoho ea mocheso e ama botšepehi le boima ba lera la filimi.
Ho fapana le hoo, khatello e phahameng ea Cl- le tharollo e tletseng ea CO2 butle-butle e eketsa matla a adsorption ea Cl- holim'a filimi e fetang ka mocheso o ntseng o eketseha, botsitso ba filimi ea passivation bo fetoha bo sa tsitsang, 'me phello ea tšireletso ho substrate e ea fokola 'me monyetla oa ho phunya oa eketseha.Tabeng ena, ts'ebetso ea li-ion tse senyang ka tharollo ea eketseha, boemo ba oksijene boa fokotseha, 'me filimi ea holim'a lintho tse senyehileng e thata ho hlaphoheloa kapele, e leng se etsang hore ho be le maemo a matle bakeng sa ho atolosoa ho eketsehileng ha li-ion tse senyang holim'a metsi.Phokotso ea lintho tse bonahalang63.Robinson le ba bang.[64] e bontšitse hore ka ho eketseha ha mocheso oa tharollo, sekhahla sa kholo ea likoting se potlakisa, 'me tekanyo ea ho ata ha li-ion tharollo e boetse e eketseha.Ha mocheso o nyolohela ho 65 ° C, ho qhibiliha ha oksijene ka tharollo e nang le Cl-ions ho liehisa ts'ebetso ea cathodic reaction, sekhahla sa pitting se fokotsehile.Han20 e ile ea etsa lipatlisiso ka phello ea mocheso boitšoarong ba ho bola ba 2205 duplex stainless steel tikolohong ea CO2.Liphetho li bonts'itse hore ho eketseha ha mocheso ho ekelitse palo ea lihlahisoa tsa kutu le sebaka sa likheo tsa shrinkage holim'a thepa.Ka ho tšoanang, ha mocheso o nyolohela ho 150 ° C, filimi ea oxide e holim'a metsi ea robeha, 'me ho teteana ha li-craters ho phahame ka ho fetisisa.Lu4 e ile ea etsa lipatlisiso ka phello ea mocheso boitšoarong ba ho bola ba 2205 duplex stainless steel ho tloha passivation ho ea ts'ebetsong tikolohong ea mocheso oa mocheso o nang le CO2.Liphello tsa bona li bontša hore mocheso oa teko o ka tlase ho 150 ° C, filimi e entsoeng e na le sebopeho sa amorphous, 'me sebopeho sa ka hare se na le lera le nang le nickel,' me mocheso oa 300 ° C, sehlahisoa sa kutu se hlahisoang se na le sebopeho sa nanoscale. .-polycrystalline FeCr2O4, CrOOH le NiFe2O4.
Ka feiga.11 ke sets'oants'o sa ts'ebetso ea kutu le ho bopa lifilimi tsa 2205 DSS.Pele e sebelisoa, 2205 DSS e etsa filimi e sa tloaelehang sepakapakeng.Kamora ho qoelisoa tikolohong e etsisang tharollo e nang le litharollo tse nang le litaba tse phahameng tsa Cl- le CO2, bokaholimo ba eona bo pota-potiloe ka potlako ke li-ion tse fapaneng tse mabifi (Cl-, CO32-, joalo-joalo).).J. Banas 65 o ile a fihlela qeto ea hore tikolohong eo CO2 e leng teng ka nako e le 'ngoe, botsitso ba filimi e fetang holim'a lintho tse bonahalang e tla fokotseha ha nako e ntse e ea,' me carbonic acid e entsoeng e atisa ho eketsa conductivity ea ions ka passivating. lera.filimi le ho potlakisa ho qhibiliha ha li-ion ka filimi e fetang.filimi e khutsitseng.Ka hona, karolo ea filimi holim'a sampole e boemong bo matla ba ho qhibiliha le ho khutlisetsoa morao66, Cl- e fokotsa sekhahla sa sebopeho sa lera la filimi e kaholimo, 'me likoting tse nyane tsa likoti li hlaha sebakeng se haufi sa sebaka sa filimi, joalo ka ha. e bontšitsoeng ho Setšoantšo sa 3. Bontša.Joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 11a le sa b, likoti tse nyane tse sa tsitsang tsa kutu li hlaha ka nako e le 'ngoe.Ha mocheso o ntse o phahama, ts'ebetso ea li-ion tse senyang ka tharollo holim'a lera la filimi ea eketseha, 'me botebo ba likoti tse nyenyane tse sa tsitsang bo eketseha ho fihlela karolo ea filimi e kenngoa ka ho feletseng ke e bonaletsang, joalokaha ho bontšoa ho Setšoantšo sa 11c.Ka keketseho e 'ngoe ea mocheso oa sebaka se qhibilihang, litaba tsa CO2 e qhibilihisitsoeng ka tharollo li potlakisa, e leng se lebisang ho fokotseha ha boleng ba pH ea tharollo, ho eketseha ha sekhahla sa likoti tse nyenyane tse sa tsitsang tse sa tsitsang holim'a SPP. , botebo ba likoting tsa pele tsa kutu bo atoloha le ho teba, 'me filimi e fetang holim'a sampuli ea metsi Ha botenya bo fokotseha, filimi e fokolang e ba bonolo haholoanyane ho pitting joalokaha ho bontšitsoe ho Figure 11d.'Me liphello tsa electrochemical li boetse li tiisa hore phetoho ea mocheso e na le phello e itseng botšepehing le boima ba filimi.Ka hona, ho ka bonoa hore ho senyeha ha litharollo tse tletseng CO2 e nang le likarolo tse phahameng tsa Cl- ho fapane haholo le ho senyeha ha litharollo tse nang le likhahla tse tlaase tsa Cl-67,68.
Ts'ebetso ea Corrosion 2205 DSS ka ho theha le ho timetsoa ha filimi e ncha.(a) Tshebetso 1, (b) Tshebetso 2, (c) Tshebetso 3, (d) Tshebetso 4.
Mocheso o tloaelehileng oa pitting oa 2205 DSS ka tharollo e etsisitsoeng e nang le 100 g/l Cl– le saturated CO2 ke 66.9 ℃, ’me botebo bo boholo ba sekoti ke 12.9 µm, e leng ho fokotsang matla a ho bola a 2205 DSS le ho eketsa kutlo ho pitting .ho eketseha ha mocheso.
Nako ea poso: Feb-16-2023