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系統識別號 U0002-1501201101225600
中文論文名稱 Ln2Zr2O7 (Ln = Nd, Gd)相轉變與矽氧化物薄膜對鋼片防蝕之研究
英文論文名稱 Phase transition in Ln2Zr2O7 (Ln = Nd, Gd) and corrosion protection of carbon steel by different alkoxysilanes
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 化學學系博士班
系所名稱(英) Department of Chemistry
學年度 99
學期 1
出版年 100
研究生中文姓名 李攸軒
研究生英文姓名 Yu-Hsuen Lee
學號 694170092
學位類別 博士
語文別 中文
口試日期 2011-01-07
論文頁數 204頁
口試委員 指導教授-高惠春
委員-高惠春
委員-魏和祥
委員-王伯昌
委員-許火順
委員-黃何雄
中文關鍵字 相轉變  XANES光譜  防蝕  SAE1018鋼片 
英文關鍵字 Ln2Zr2O7  phase transition  XANES  sol-gel  corrosion protection,SAE1018 
學科別分類
中文摘要 氧化物相轉變實驗以檸檬酸鹽前驅物法,鍛燒溫度為700-1400℃製備兩系列的A2B2O7氧化物,樣品起始組成為Ln2Zr2O7 (Ln = Nd、Gd)。所得到Nd 與Gd 系列單相樣品的鍛燒溫度分別低於900和1100℃為缺陷的螢石結構(DF);鍛燒溫度分別高於1000和1200℃則為無序的焦綠石結構(DP)。隨著鍛燒溫度的上升,焦綠石相的有序程度增加,根據Arrehnius方程式所計算出的Nd系列樣品陽離子和陰離子熱活化能分別為0.27(1)和0.46(4) eV;Gd系列樣品的熱活化能分別為0.40(3)和1.44(4) eV。O K-edge吸收光譜圖顯示,532 eV 和536 eV兩個吸收峰分別為O (1s) 電子轉移至Zr (4d)的eg和t2g軌域。在Zr K-edge吸收光譜圖中,隨著鍛燒溫度的上升,晶場分裂能的增加,顯示Zr(4d)與配位基O (2p)軌域的互相影響增加,在焦綠石相中的ZrZr−O配位共價鍵比螢石相中的Zr−O配位共價鍵強。
防鏽實驗以TEOS (tetraethoxysilane)、TMOS(tetramethoxysilane)、VTrMOS (vinyltrimethoxysilane)、APTrEOS (3-aminopropyltriethoxysilane)、PhTrEOS (phenyltriethoxysilane)
等五種矽氧化物藉由溶膠−凝膠法製備薄膜對鋼片表面防蝕之研究。在室溫中, 將其中一種矽氧化物分別溶於(1) 苯胺、(2) NMP (N-methyl-2-pyrrolidone)、(3)苯胺和NMP中,並加入PMMA(polymethyl-methacrylate)混合反應,此為溶膠−凝膠溶液,接著以浸漬塗佈法將溶液塗佈於鋼片基材上。幾乎所有樣品薄膜硬度在一公斤鉛筆力的測試結果皆為9 H,附著力部分在膠帶測試下為 ≤ 5% 面積脫落。以苯胺、TMOS製備的薄膜具有最佳的防腐蝕效果,在35 °C、5%鹽霧測試結果可達2.0(1) x 103 h,厚度為12(1) μm;其腐蝕速率為0.005(1) mm/y。由實驗結果得知,使用四個Si−OR官能基比使用三個Si−OR官能基當溶膠−凝膠溶液的起始材料有較好的防蝕結果。
英文摘要 Two series of samples, Ln2Zr2O7 (Ln = Nd, Gd), were prepared by the polymeric citrate precursor method. Nd2Zr2O7 and Gd2Zr2O7 samples have fluorite phase if they are prepared at temperatures lower than 900 and 1100 °C, respectively. On the other hand, if the samples are prepared at temperatures higher than 1000 and 1200 °C, they have pyrochlore phase. Cation and anion ordering of the pyrochlore samples increases with increasing the preparation temperatures. Activation energies calculated on the log (σ⋅T) vs.(1/T) for the Nd2Zr2O7 and Gd2Zr2O7 on the cation ordering process are 0.27(1) and 0.40(3) eV, and on the O(3) site are 0.46(4) and 1.44(4) eV, respectively. The energy difference of the O K-edge absorption spectra at 532 and 536 eV was assumed to the crystal field splitting energy of the 4d orbitals (ΔE4d, t2g and eg) of the Zr ion. A correlation between ΔE4d and the strength of the interaction between Zr (4d) and O (2p) orbitals have been found. The same results can be found from the Zr K-edge absorption spectra.Five alkoxysilanes, such as, TEOS (tetraethoxysilane), TMOS (tetramethoxysilane), VTrMOS (vinyltrimethoxysilane), APTrEOS (3-aminopropyltriethoxysilane) and PhTrEOS (phenyltriethoxysilane) were employed for making protective films on a carbon steel substrate via sol-gel method. Three sol-gel solutions containing one alkoxysilane and either (1) aniline, (2) NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), or (3) aniline and NMP were prepared. PMMA (polymethyl-methacrylate) is added to help the formation of a dip-coated film on the substrate. All of the films have corrosion resistance effect. Most of them have hardness of 9 H under 1 kg pencil test and only ≤ 5% areas are removed by the tape test. The best result is found in the film with a thickness of 12 μm prepared by TMOS and aniline. It sustains in the 5% salt mist for 2.0(1) x 103 h at 35 °C, equivalent to the corrosion rate of 0.005(1) mm/y. In general, films prepared by the TEOS and TMOS with four −OR have better anticorrosion effect than those made by the alkoxysilanes with three −OR functional groups.
論文目次 總目錄
摘要 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- Ⅰ
總目錄 ------------------------------------------------------------------------------------------------- Ⅲ
表目錄 ------------------------------------------------------------------------------------------------- Ⅵ
圖目錄 ------------------------------------------------------------------------------------------------- Ⅷ
Part A、Ln2Zr2O7 (Ln = Nd, Gd)相轉變之研究 -------------------------------------------------- 1
第一章、序論 ------------------------------------------------------------------------------------------ 2
一、前言 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 2
二、離子導體 ----------------------------------------------------------------------------------------- 3
三、快速離子導體 ----------------------------------------------------------------------------------- 4
四、氧離子導體 -------------------------------------------------------------------------------------- 5
五、焦綠石結構之氧離子遷移 -------------------------------------------------------------------- 9
六、焦綠石結構中A、B 陽離子半徑與結構之關係 ------------------------------------------ 10
七、焦綠石結構中A、B 陽離子半徑與導電度之關係 ---------------------------------------- 11
八、X-光吸收近邊緣結構光譜 -------------------------------------------------------------------- 12
九、研究目的 ----------------------------------------------------------------------------------------- 16
第二章、實驗 ------------------------------------------------------------------------------------------ 17
ㄧ、藥品 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 17
二、實驗步驟 ----------------------------------------------------------------------------------------- 18
三、樣品鑑定與儀器 -------------------------------------------------------------------------------- 19
1. X-光粉末繞射圖譜鑑定 ----------------------------------------------------------------------- 19
2. Rietveld 精算法 --------------------------------------------------------------------------------- 20
3. 穿透式電子顯微鏡 ---------------------------------------------------------------------------- 22
4. X-光吸收近邊緣結構 -------------------------------------------------------------------------- 23
第三章、結果與討論 --------------------------------------------------------------------------------- 28
ㄧ、樣品的製備與單相鑑定 ---------------------------------------------------------------------- 28
二、穿透式電子顯微鏡 ---------------------------------------------------------------------------- 32
三、結構分析 ----------------------------------------------------------------------------------------- 35
四、X-光吸收近邊緣結構光譜 -------------------------------------------------------------------- 66
第四章、結論與未來計畫----------------------------------------------------------------------------- 77
第五章、參考文獻 ------------------------------------------------------------------------------------ 78
Part B、矽氧化物薄膜對鋼片防蝕之研究 -------------------------------------------------------- 81
第一章、序論 ------------------------------------------------------------------------------------------ 82
一、前言 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 82
二、腐蝕原理 ----------------------------------------------------------------------------------------- 82
三、腐蝕熱力學 -------------------------------------------------------------------------------------- 84
四、腐蝕動力學 -------------------------------------------------------------------------------------- 85
五、腐蝕電化學原理與應用 ----------------------------------------------------------------------- 86
六、防蝕機制 ----------------------------------------------------------------------------------------- 90
七、被覆防腐蝕原理 -------------------------------------------------------------------------------- 91
八、溶膠−凝膠法概述 ------------------------------------------------------------------------------ 93
九、文獻回顧 ----------------------------------------------------------------------------------------- 95
十、研究目的 ----------------------------------------------------------------------------------------- 99
第二章、實驗 ------------------------------------------------------------------------------------------ 100
ㄧ、藥品 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 100
二、基材成分與前處理步驟 ---------------------------------------------------------------------- 101
1. 基材成分 ---------------------------------------------------------------------------------------- 101
2. 鐵片的前處理步驟 ---------------------------------------------------------------------------- 101
三、實驗步驟 ---------------------------------------------------------------------------------------- 102
1. 第一部份− aniline、NMP、alkoxysilanes、PMMA 系統 ---------------------------------- 102
2. 第二部份− NMP、alkoxysilanes、PMMA 系統 ------------------------------------------- 103
3. 第三部份− aniline、alkoxysilanes、PMMA 系統 ------------------------------------------ 103
四、實驗儀器與使用方法 ------------------------------------------------------------------------- 103
1. 超音波震盪機 ---------------------------------------------------------------------------------- 103
2. 研磨拋光機 ------------------------------------------------------------------------------------- 104
3. 鹽水噴霧機 ------------------------------------------------------------------------------------- 106
4. 附著力測試器 ---------------------------------------------------------------------------------- 107
5. 鉛筆式硬度計 ---------------------------------------------------------------------------------- 108
6. 膜厚測定儀 ------------------------------------------------------------------------------------- 109
7. 振動式黏度儀 ---------------------------------------------------------------------------------- 110
8. 恆電位儀 ---------------------------------------------------------------------------------------- 111
9. 掃描式電子顯微鏡 ---------------------------------------------------------------------------- 113
10. 紅外線光譜儀 -------------------------------------------------------------------------------- 113
第三章、結果與討論 --------------------------------------------------------------------------------- 114
ㄧ、第一部份− aniline、NMP、alkoxysilanes、PMMA 系統 -------------------------------- 114
1. 不同矽氧化物系列的紅外線光譜儀分析 ------------------------------------------------- 115
2. 不同矽氧化物系列的SEM 圖譜 ------------------------------------------------------------ 117
3. 不同矽氧化物系列的硬度、附著力與鹽水噴霧測試(SST)的比較 ------------------- 121
4. 不同矽氧化物系列的電化學測試比較 ---------------------------------------------------- 122
5. 不同矽氧化物系列之結論 ------------------------------------------------------------------- 129
二、第二部份− NMP、alkoxysilanes、PMMA 系統 ---------------------------------------- 130
1. 不同矽氧化物系列的紅外線光譜儀分析 ------------------------------------------------- 131
2. 不同矽氧化物系列的SEM 圖譜 ------------------------------------------------------------ 132
3. 不同矽氧化物系列的硬度、附著力與鹽水噴霧測試(SST)的比較 ------------------- 135
4. 不同矽氧化物系列的電化學測試比較 ---------------------------------------------------- 136
5. 不同矽氧化物系列之結論 ------------------------------------------------------------------- 143
三、第一、二部份實驗結果比較與總結 ------------------------------------------------------- 144
四、第三部份− aniline、alkoxysilanes、PMMA 系統 --------------------------------------- 149
1. PMMA含量系列的黏度、厚度、硬度、附著力與鹽水噴霧測試(SST)的比較 ------- 150
2. PMMA 含量系列的電化學測試比較 ------------------------------------------------------ 152
3. PMMA 含量系列之結論 --------------------------------------------------------------------- 164
五、三部份實驗結果比較與總結----------------------------------------------------------------- 165
第四章、結論與未來計畫 --------------------------------------------------------------------------- 171
第五章、參考文獻 ------------------------------------------------------------------------------------ 173
研究成果附錄 ----------------------------------------------------------------------------------------- 176

表目錄
Part A、Ln2Zr2O7 (Ln = Nd, Gd)相轉變之研究
表2-1 聚合多質子酸先驅物法所用到之藥品 -------------------------------------------------- 17
表3-1. Ln2Zr2O7 (Ln = Nd, Gd)樣品之鑑定 ----------------------------------------------------- 30
表3-2. Nd2Zr2O7 700 oC樣品Rietveld精算結果 ----------------------------------------------- 38
表3-3. Nd2Zr2O7 800 oC樣品Rietveld精算結果 ----------------------------------------------- 39
表3-4. Nd2Zr2O7 900 oC樣品Rietveld精算結果 ----------------------------------------------- 40
表3-5. Nd2Zr2O7 1000 oC樣品Rietveld精算結果 ---------------------------------------------- 41
表3-6. Nd2Zr2O7 1100 oC樣品Rietveld精算結果 ---------------------------------------------- 42
表3-7. Nd2Zr2O7 1200 oC樣品Rietveld精算結果 ---------------------------------------------- 43
表3-8. Nd2Zr2O7 1300 oC樣品Rietveld精算結果 ---------------------------------------------- 44
表3-9. Nd2Zr2O7 1400 oC樣品Rietveld精算結果 ---------------------------------------------- 45
表3-10. Gd2Zr2O7 700 oC樣品Rietveld精算結果 ---------------------------------------------- 46
表3-11. Gd2Zr2O7 800 oC樣品Rietveld精算結果 ---------------------------------------------- 47
表3-12. Gd2Zr2O7 900 oC樣品Rietveld精算結果 ---------------------------------------------- 48
表3-13. Gd2Zr2O7 1000 oC樣品Rietveld精算結果 -------------------------------------------- 49
表3-14. Gd2Zr2O7 1100 oC樣品Rietveld精算結果 -------------------------------------------- 50
表3-15. Gd2Zr2O7 1200 oC樣品Rietveld精算結果 -------------------------------------------- 51
表3-16. Gd2Zr2O7 1250 oC樣品Rietveld精算結果 -------------------------------------------- 52
表3-17. Gd2Zr2O7 1300 oC樣品Rietveld精算結果 -------------------------------------------- 53
表3-18. Gd2Zr2O7 1350 oC樣品Rietveld精算結果 -------------------------------------------- 54
表3-19. Gd2Zr2O7 1400 oC樣品Rietveld精算結果 -------------------------------------------- 55
表3-20. Nd2Zr2O7樣品Rietveld精算結果總整理 ---------------------------------------------- 56
表3-21. Gd2Zr2O7樣品Rietveld精算結果總整理 ---------------------------------------------- 56
表3-22. Ln2Zr2O7 (Ln = Nd, Gd)樣品陽離子和陰離子熱活化能 ---------------------------- 58
表3-23. Ln2Zr2O7 (Ln = Nd, Gd)樣品陽離子和陰離子熱活化能(加溫度參數) ------------ 58
Part B、矽氧化物薄膜對鋼片防蝕之研究
表2-1. 鐵片(SAE 1018)之化學成份 -------------------------------------------------------------- 101
表2-2. TOHAMA 型號 OM-G2-007 研磨拋光機規格 ---------------------------------------- 105
表2-3. 附著力ISO 試驗等級判別表(ISO 2409:1992(E)) ------------------------------------ 107
表3-1. 不同矽氧化物系列起始物含量表 ------------------------------------------------------- 114
表3-2. 不同矽氧化物系列的黏度、硬度、附著力與SST 時間關係 ------------------------- 115
表3-3. 不同矽氧化物樣品之Tafel 圖防鏽參數 --------------------------------------------- 124
表3-4. 不同矽氧化物樣品之EIS 電阻值 ------------------------------------------------------- 126
表3-5. 不同矽氧化物系列起始物含量表 ------------------------------------------------------- 130
表3-6. 不同矽氧化物系列的黏度、硬度、附著力與SST 時間關係 ------------------------- 131
表3-7. 不同矽氧化物樣品之Tafel 圖防鏽參數 ------------------------------------------------ 138
表3-8. 不同矽氧化物樣品之EIS 電阻值 ------------------------------------------------------- 140
表3-9. 不同矽氧化物系列的黏度、厚度、硬度、附著力與SST時間關係 ------------------ 145
表3-10. 不同矽氧化物樣品之Tafel 圖防鏽參數 ---------------------------------------------- 145
表3-11. 不同矽氧化物樣品之EIS 電阻值 ------------------------------------------------------ 146
表3-12. PMMA 含量系列起始物含量表 --------------------------------------------------------- 150
表3-13. PMMA 含量系列的黏度、硬度、附著力與SST 時間關係 --------------------------- 151
表3-14. PMMA 含量系列樣品之Tafel 圖防鏽參數 -------------------------------------------- 154
表3-15. 不同矽氧化物樣品之EIS 電阻值 ------------------------------------------------------ 157
表3-16. TMOS、TEOS 矽氧化物薄膜的黏度、厚度與SST 時間關係 ----------------------- 167
表3-17. 不同矽氧化物樣品之Tafel 圖防鏽參數 ---------------------------------------------- 167
表3-18. 不同矽氧化物樣品之EIS 電阻值 ------------------------------------------------------ 167

圖目錄
Part A、Ln2Zr2O7 (Ln = Nd, Gd)相轉變之研究
圖1-1. 氯化鈉結構示意圖 ------------------------------------------------------------------------- 4
圖1-2. 固態電解質介於正常晶體和液體間的中間物示意圖 ------------------------------- 5
圖1-3. 螢石的結構示意圖 ------------------------------------------------------------------------- 6
圖1-4. 鈦酸鈣礦結構示意圖 ---------------------------------------------------------------------- 8
圖1-5. 1/8 單位晶胞焦綠石的結構示意圖 ------------------------------------------------------- 9
圖1-6. 陽離子半徑比與結構關係 ---------------------------------------------------------------- 11
圖1-7. Ln2Zr2O7導電度與A、B陽離子半徑比關係圖 ---------------------------------------- 12
圖1-8. Gd2(Ti1-yZry)2O7樣品的Zr K-edge XANES光譜圖 ------------------------------------ 13
圖1-9. TiO2 (rutile)、SrTiO3、Y-ZrO2、Gd2O3和Gd2(Ti1-yZry)2O7 樣品的O K-edge
XANES光譜圖 ------------------------------------------------------------------------------ 15
圖1-10. ZrO2、CeO2、Ce1-xZrxO2樣品的O K-edge XANES光譜圖 ------------------------- 15
圖2-1. 布拉格繞射示意圖 ------------------------------------------------------------------------- 20
圖2-2. XANES 與EXAFS 區分圖 ---------------------------------------------------------------- 24
圖2-3. 典型的X−光吸收光譜實驗配置示意圖 ------------------------------------------------ 26
圖2-4. 量測固態物質全電子(螢光)產率吸收光譜之實驗裝置 ----------------------------- 27
圖3-1. Nd2Zr2O7樣品:(a) 700 (b) 800 (c) 900 (d) 1000 (e) 1100 (f) 1200 (g) 1300 (h)
1400 °C X-光粉末繞射圖譜 --------------------------------------------------------------- 29
圖3-2. Gd2Zr2O7樣品:(a) 700 (b) 800 (c) 900 (d) 1000 (e) 1100 (f) 1200 (g) 1250 (h)
1300 (i) 1350 (j) 1400 °C X-光粉末繞射圖譜 ------------------------------------------ 30
圖3-3. 不同鍛燒溫度下Nd2Zr2O7樣品之粒子大小 ------------------------------------------- 31
圖3-4. 不同鍛燒溫度下Gd2Zr2O7樣品之粒子大小 ------------------------------------------- 32
圖3-5. Nd2Zr2O7樣品鍛燒800 °C之TEM圖 ---------------------------------------------------- 33
圖3-6. Nd2Zr2O7樣品鍛燒1200 °C之TEM圖 -------------------------------------------------- 33
圖3-7. Gd2Zr2O7樣品鍛燒1200 °C之TEM圖 ------------------------------------------------- 34
圖3-8. Gd2Zr2O7樣品鍛燒1300 °C之TEM圖 -------------------------------------------------- 34
圖3-9. Nd2Zr2O7 700 oC樣品Rietveld精算之圖譜 --------------------------------------------- 38
圖3-10. Nd2Zr2O7 800 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------- 39
圖3-11. Nd2Zr2O7 900 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------- 40
圖3-12. Nd2Zr2O7 1000 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------ 41
圖3-13. Nd2Zr2O7 1100 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------ 42
圖3-14. Nd2Zr2O7 1200 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------ 43
圖3-15. Nd2Zr2O7 1300 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------ 44
圖3-16. Nd2Zr2O7 1400 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------ 45
圖3-17. Gd2Zr2O7 700 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------- 46
圖3-18. Gd2Zr2O7 800 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------- 47
圖3-19. Gd2Zr2O7 900 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------- 48
圖3-20. Gd2Zr2O7 1000 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------ 49
圖3-21. Gd2Zr2O7 1100 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------ 50
圖3-22. Gd2Zr2O7 1200 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------ 51
圖3-23. Gd2Zr2O7 1250 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------ 52
圖3-24. Gd2Zr2O7 1300 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------ 53
圖3-25. Gd2Zr2O7 1350 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------ 54
圖3-26. Gd2Zr2O7 1400 oC樣品Rietveld精算之圖譜 ------------------------------------------ 55
圖3-27. (■) Nd2Zr2O7和(○) Gd2Zr2O7樣品a軸與鍛燒溫度關係圖 -------------------------- 60
圖3-28. Nd2Zr2O7樣品(■) Zr在Nd位置和(○) O(3)位置佔有率與鍛燒溫度關係圖 ----- 60
圖3-29. Gd2Zr2O7樣品(■) Zr在Gd位置和(○) O(3)位置佔有率與鍛燒溫度關係圖 ----- 61
圖3-30. Nd2Zr2O7樣品陰、陽離子有序程度Arrehnius圖,圖中(□) 為Nd在Nd位置的量
(○)為O(3)位置佔有率 -------------------------------------------------------------- 62
圖3-31. Gd2Zr2O7樣品陰、陽離子有序程度Arrehnius圖,圖中(□) 為Gd在Gd位置的量
(○)為O(3)位置佔有率 -------------------------------------------------------------- 63
圖3-32. Nd2Zr2O7樣品O(1)的x位置與鍛燒溫度關係圖 ------------------------------------ 63
圖3-33. Gd2Zr2O7樣品O(1)的x位置與鍛燒溫度關係圖 ------------------------------------ 64
圖3-34. Nd2Zr2O7樣品Zr在Nd位置的佔有率與O(1)的x位置關係圖 ------------------ 64
圖3-35. Gd2Zr2O7樣品Zr在Gd位置的佔有率與O(1)的x位置關係圖 ------------------- 65
圖3-36. (□) Nd2Zr2O7和(■) Gd2Zr2O7樣品鍵長與鍛燒溫度關係圖 ------------------------- 65
圖3-37. ZrO2和鍛燒溫度700、1300 °C的Nd2Zr2O7樣品Zr K-edge XANES光譜圖 ---- 67
圖3-38. ZrO2和鍛燒溫度700、1400 °C的Gd2Zr2O7樣品Zr K-edge XANES光譜圖 ---- 67
圖3-39. Nd2Zr2O7樣品Zr K-edge XANES光譜的分裂(■)和相對吸收峰強度(I18030/I18020)
(○)與鍛燒溫度關係圖 ----------------------------------------------------- 68
圖3-40. Gd2Zr2O7樣品Zr K-edge XANES光譜的分裂(■)和相對吸收峰強度(I18030/I18020)
(○)與鍛燒溫度關係圖 ----------------------------------------------------- 68
圖3-41. Zr K-edge XANES光譜的(■) Nd2Zr2O7 (●) Gd2Zr2O7分裂能與鍛燒溫度關係圖
--------------------------------------------------------------------------------------------- 69
圖3-42. Zr K-edge XANES光譜的(■) Nd2Zr2O7 (●) Gd2Zr2O7相對吸收峰強度比
(I18030/I18020)與鍛燒溫度關係圖 ---------------------------------------------------------- 69
圖3-43. 由圖3-37 中Nd2Zr2O7樣品Zr K-edge XANES光譜的ㄧ次微分圖譜 ----------- 71
圖3-44. 由圖3-38 中Gd2Zr2O7樣品Zr K-edge XANES光譜的ㄧ次微分圖譜 ----------- 72
圖3-45. 由圖3-43 中Nd2Zr2O7樣品第一吸收峰的半高寬與Zr−O鍵長關係圖 ---------- 72
圖3-46. 由圖3-44 中Gd2Zr2O7樣品第一吸收峰的半高寬與Zr−O鍵長關係圖 ---------- 73
圖3-47. Zr K-edge XANES一次微分圖譜的第一根吸收峰的半高寬 (■) Nd2Zr2O7 (●)
Gd2Zr2O7與鍛燒溫度關係圖 ------------------------------------------------------------ 73
圖3-48. 鍛燒溫度700、1300 °C的Nd2Zr2O7樣品O K-egde XANES光譜圖 -------------- 75
圖3-49. 鍛燒溫度800、1400 °C的Gd2Zr2O7樣品O K-egde XANES光譜圖 -------------- 75
圖3-50. Nd2Zr2O7樣品ΔE4d和O K-egde XANES光譜吸收峰半高寬與鍛燒溫度關係圖 76
圖3-51. Gd2Zr2O7樣品ΔE4d和O K-egde XANES光譜吸收峰半高寬與鍛燒溫度關係圖 76
Part B、矽氧化物薄膜對鋼片防蝕之研究
圖1-1. Tafel 圖 --------------------------------------------------------------------------------------- 89
圖1-2、浸漬塗佈法的流程圖 ---------------------------------------------------------------------- 93
圖1-3. 溶凝膠主要形成的簡易示圖 ------------------------------------------------------------- 94
圖2-1. 矽氧化物結構式 ---------------------------------------------------------------------------- 101
圖2-2. Chrom Tech UC-3120B (H)單頻超音波震盪儀 ---------------------------------------- 104
圖2-3. OM-G2-007 研磨拋光機 ------------------------------------------------------------------- 105
圖2-4. Chtek SH-90 型鹽水噴霧試驗機 --------------------------------------------------------- 106
圖2-5. JL-1540 刮刀 --------------------------------------------------------------------------------- 107
圖2-6. 台灣錦亮B-3084T3 鉛筆式硬度計 ----------------------------------------------------- 109
圖2-7. Fischer Deltascope MP10 磁性、電感應式膜厚儀與探針 ---------------------------- 109
圖2-8. 振動式黏度儀 ------------------------------------------------------------------------------- 110
圖2-9. AutoLab PGSTAT100 恆電位儀 ---------------------------------------------------------- 111
圖3-1. 以TMOS 製備的sol-gel 溶液反應不同時間的IR 吸收光譜 --------------------- 116
圖3-2. 以TEOS 製備的sol-gel 溶液反應不同時間的IR 吸收光譜 ----------------------- 116
圖3-3. 以TMOS 或TEOS 製備的sol-gel 溶液吸收度與反應時間關係圖 --------------- 117
圖3-4. TMOS 樣品薄膜的10,000 倍SEM圖譜 ------------------------------------------------ 118
圖3-5. TEOS 樣品薄膜的10,000 倍SEM 圖譜 ------------------------------------------------- 118
圖3-6. VTrMOS 樣品薄膜的10,000 倍SEM 圖譜 --------------------------------------------- 119
圖3-7. APTrEOS 樣品薄膜的10,000 倍SEM 圖譜 -------------------------------------------- 119
圖3-8. PhTrEOS 樣品薄膜的10,000 倍SEM 圖譜 --------------------------------------------- 120
圖3-9. 裸鐵的500 倍SEM 圖譜 ------------------------------------------------------------------ 120
圖3-10. 樣品鏽蝕超過15%面積的SST 時間對不同矽氧化物關係圖---------------------- 121
圖3-11. 不同矽氧化物樣品之Tafel 曲線圖 ---------------------------------------------------- 123
圖3-12. 不同矽氧化物樣品之OCP 圖 ---------------------------------------------------------- 124
圖3-13. 不同矽氧化物樣品之EIS 圖:圖中符號部份為實驗值,實線部份為fitting
值----------------------------------------------------------------------------------------------- 125
圖3-14. 裸鐵之等效電路圖 ----------------------------------------------------------------------- 125
圖3-15. 不同矽氧化物樣品之等效電路圖 ----------------------------------------------------- 125
圖3-16. 腐蝕電位與不同矽氧化物樣品關係圖 ----------------------------------------------- 126
圖3-17. 腐蝕電流密度與不同矽氧化物樣品關係圖 ----------------------------------------- 127
圖3-18. 腐蝕電阻與不同矽氧化物樣品關係圖 ----------------------------------------------- 127
圖3-19. 不同矽氧化物樣品鏽蝕超過15%面積的SST時間與腐蝕電位關係圖 --------- 128
圖3-20. 不同矽氧化物樣品鏽蝕超過15%面積的SST 時間與腐蝕電流密度關係圖---- 128
圖3-21. 不同矽氧化物樣品鏽蝕超過15%面積的SST時間與腐蝕電阻關係圖 --------- 129
圖3-22. 以TMOS 或TEOS 製備sol-gel 溶液反應4 天的IR 吸收光譜 ------------------- 132
圖3-23. TMOS 樣品薄膜的10,000 倍SEM圖譜 ------------------------------------------------ 133
圖3-24. TEOS 樣品薄膜的10,000 倍SEM 圖譜 ----------------------------------------------- 133
圖3-25. VTrMOS 樣品薄膜的10,000 倍SEM 圖譜 -------------------------------------------- 134
圖3-26. APTrEOS 樣品薄膜的10,000 倍SEM圖譜 -------------------------------------------- 134
圖3-27. PhTrEOS 樣品薄膜的10,000 倍SEM 圖譜 -------------------------------------------- 135
圖3-28. 樣品鏽蝕超過15%面積的SST 時間對不同矽氧化物關係圖---------------------- 136
圖3-29. 不同矽氧化物樣品之Tafel 曲線圖 ---------------------------------------------------- 137
圖3-30. 不同矽氧化物樣品之OCP 圖 ----------------------------------------------------------- 138
圖3-31. 不同矽氧化物樣品之EIS 圖:圖中符號部份為實驗值,實線部份為fitting
值 --------------------------------------------------------------------------------------------- 139
圖3-32. 裸鐵之等效電路圖 ------------------------------------------------------------------------ 139
圖3-33. 不同矽氧化物樣品之等效電路圖 ------------------------------------------------------ 139
圖3-34. 腐蝕電位與不同矽氧化物樣品關係圖 ------------------------------------------------ 140
圖3-35. 腐蝕電流密度與不同矽氧化物樣品關係圖 ------------------------------------------ 141
圖3-36. 腐蝕電阻與不同矽氧化物樣品關係圖 ------------------------------------------------ 141
圖3-37. 樣品鏽蝕超過15%面積的SST時間與腐蝕電位關係圖 --------------------------- 142
圖3-38. 樣品鏽蝕超過15%面積的SST 時間與腐蝕電流密度關係圖---------------------- 142
圖3-39. 樣品鏽蝕超過15%面積的SST時間與薄膜電阻關係圖 --------------------------- 143
圖3-40. 腐蝕電位與不同矽氧化物樣品關係圖 ------------------------------------------------ 146
圖3-41. 腐蝕電流密度與不同矽氧化物樣品關係圖 ------------------------------------------ 147
圖3-42. 腐蝕電阻與不同矽氧化物樣品關係圖 ------------------------------------------------ 147
圖3-43. 不同矽氧化物樣品鏽蝕超過15%面積的SST時間與腐蝕電位關係圖 --------- 148
圖3-44. 不同矽氧化物樣品鏽蝕超過15%面積的SST 時間與腐蝕電流密度關係圖---- 148
圖3-45. 不同矽氧化物樣品鏽蝕超過15%面積的SST時間與腐蝕電阻關係圖 --------- 149
圖3-46. 樣不同矽氧化物品鏽蝕超過15%面積的SST時間對PMMA含量關係圖 ----- 151
圖3-47. (a)以TMOS (b) TEOS 製備的sol-gel 溶液含有不同PMMA 克數樣品之Tafel
曲線圖 --------------------------------------------------------------------------------- 153
圖3-48. (a)以TMOS (b) TEOS 製備的sol-gel 溶液含有不同PMMA 克數樣品之OCP
圖 -------------------------------------------------------------------------------------------- 155
圖3-49. (a)以TMOS (b) TEOS 製備的sol-gel 溶液含有不同PMMA 克數樣品之EIS
圖:圖中符號部份為實驗值,實線部份為fitting 值 --------------------------------- 156
圖3-50. PMMA 含量系列樣品薄膜之等效電路圖 --------------------------------------------- 157
圖3-51. 腐蝕電位與PMMA 含量關係圖:實心部份為TMOS 樣品,空心部分則為
TEOS 樣品 --------------------------------------------------------------------------------- 158
圖3-52. 腐蝕電流密度與PMMA 含量關係圖 ------------------------------------------------- 158
圖3-53. 腐蝕電阻與PMMA 含量關係圖:實心部份為TMOS 樣品,空心部分則為
TEOS 樣品 --------------------------------------------------------------------------------- 159
圖3-54. (a) TMOS (b) TEOS 樣品鏽蝕超過15%面積的SST 時間與腐蝕電位關係圖 -- 160
圖3-55. (a) TMOS (b) TEOS 樣品鏽蝕超過15%面積的SST 時與腐蝕電流密度關係圖161
圖3-56. (a) TMOS (b) TEOS 樣品鏽蝕超過15%面積的SST 時間與腐蝕電阻關係圖 -- 162
圖3-57. (a) TMOS (b) TEOS 樣品鏽蝕超過15%面積的SST 時間與OCP 腐蝕電位關
係圖 ----------------------------------------------------------------------------------------- 163
圖3-58. (a) TMOS (b) TEOS 樣品鏽蝕超過15%面積的SST 時間與薄膜電阻關係圖 -- 164
圖3-59. 不同溶膠-凝膠溶液製備出之TMOS 與TEOS 樣品薄膜鏽蝕超過15%面積的
SST 時間關係圖 -------------------------------------------------------------------------- 168
圖3-60. 不同溶膠-凝膠溶液製備出之TMOS與TEOS 樣品薄膜腐蝕電位關係圖 ----- 168
圖3-61. 不同溶膠-凝膠溶液製備出之TMOS 與TEOS 樣品薄膜腐蝕電流密度關係圖169
圖3-62. 不同溶膠-凝膠溶液製備出之TMOS與TEOS 樣品薄膜極化電阻關係圖 ----- 169
圖3-63. 不同溶膠-凝膠溶液製備出之TMOS與TEOS樣品薄膜電阻關係圖------------- 170
圖3-64. 電聚合PPY/PANI 膜於鐵表面上的防鏽機制 ---------------------------------------- 170
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