第十三届全国表面工程大会暨第十二届全国青年表面工程论坛

67 / 2020-09-15 07:03:37

镍基钝化膜电化学稳定性的精确理解

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结构金属在实际条件下的抗腐蚀、抗氧化、抗磨损等服役性能常常依赖于其表面钝化膜的稳定性，在各类电化学条件下，钝化膜的稳定性可以通过电化学相图（比如Pourbaix相图）来得到有效理解。长期以来，人们通过高温燃烧实验得到的氧化物自由能来模拟钝化膜电化学相图，而其中不可避免的不利因素（比如缺陷污染、温度不可控）会影响一些实验自由能数据的精确度，从而影响相图的精确性。这在长期以来一直影响着电化学相图在各类电化学腐蚀/摩擦中的应用，也无法促进金属抗腐蚀的精确预测和调控。本工作中，我们针对镍基钝化膜（比如NiO、Ni(OH)₂、NiOOH等）的电化学稳定性，通过精确的第一性原理计算方法，模拟得到的新的Ni Pourbaix diagrams不仅普遍符合四十余年的电化学观测结果，并且结合多种实验表征手段（电化学阻抗谱、表面增强拉慢、极化中子反射谱），多角度严格验证了理论新相图的精确性。



相关论文发表：

1. L.-F. Huang, R.J. Santucci, M. Hutchinson, J.R. Scully, and J.M. Rondinelli, “Improved electrochemical phase diagrams from theory and experiment: The Ni-water system and its complex compounds”, J. Phys. Chem. C 121, 9782–9789 (2017).


2. L.-F. Huang, H.M. Ha, K. Lutton Cwalina, J.R. Scully, J.M. Rondinelli, “Underestanding electrochemical stabilites of Ni-compound nanofilms from a comparative theory-experiment approach”, J. Phys. Chem. C 123, 28925-28940 (2019).


3. L.-F. Huang, J.R. Scully, and J.M. Rondinelli, “Modelling corrosion with first-principles electrochemical phase diagrams”, Annu. Rev. Mater. Res. 49, 53-77 (2019).