A protocol to avoid the oxidation of metallic substrates during sample transfer from an inhibited acidic solution to an X-ray photoelectron spectrometer is presented.
aşınma önleyici / metal arayüzlerinden daha güvenilir X-ışını fotoelektron spektroskopisi verileri elde etmek için bir yaklaşım tarif edilmektedir. Bu sistemler, çözeltiden çıkarılmasını takiben oksidasyon karşı özellikle hassas olabilir Daha özel olarak ise, odak organik korozyon inhibitörleri içeren asidik çözeltiler daldırılmış metal substratlar üzerinde. Bu bozulma ihtimalini en aza indirmek için, numuneler bir inert gaz ile temizlenmiş bir eldiven kutusu içinde, solüsyondan çıkarıldı, ya N2 ya da ar. eldiven kutusu doğrudan çevre laboratuvar ortamında herhangi maruz kalmasını engelleyerek ve bu şekilde yazılan daldırma alt-tabaka oksidasyon olasılığını azaltarak, ultra yüksek vakum X-ışını fotoelektron spektroskopisi aletin yük kilit takılır. Bu temelde, bir gözlenen X-ışını fotoelektron spektroskopisi özellikleri yerinde batık senaryoda temsilcisi, m gibi oksidasyon durumu olması muhtemel olduğunu daha emin olabilirsinizet al değiştirilmez.
Korozyon inhibitörleri (CI), agresif bir ortamda verildiğinde, bir katı / sıvı arayüzü, 1, 2, 3, 4, 5, bir değişikliğin uyarılması ile metalik bir malzemeden korozyon oranını azaltmak maddelerdir. yüksek performanslı CI başarılı çeşitli uygulamalar için geliştirilmiş olan korozyon kontrol etmek için bu yaklaşım, geniş, endüstrisinde kullanılır. bilgi tabanlı optimizasyon engelleyen, CI performansının temel bir anlayış önemli bir eksikliği, ancak, orada kalır. Örneğin, korozif asidik çözeltilerde organik-CI oluşturduğu arayüzlerin kesin doğası hala belirsizdir.
Organik-CI bir adsorbe 2-D tabakasının 2 oluşumu ile asidik korozyonu inhibe varsayımı göz önüne alındığında, bir yüzey duyarlı bir tekniktir gerekli to Bu arabirimler karakterize. Sonuç olarak, X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) 6 Bu arayüzlerin elemental / kimyasal bileşimi prob için tercih edilen bir teknik olarak ortaya çıkmıştır ex-situ 7, 8, 9; XPS ölçümleri tipik olarak, ya da ultra yüksek vakum (UHV) yakındır. Çeşitli analizler, bir yüzey oksit veya hidroksit metal alt-tabaka 10, 11, 12 bağlanan organik CI kolaylaştırmak mevcut olduğunu da dahil olmak üzere, talep edilmiştir. XPS verileri UHV-XPS spektrometre içine inhibe çözüm ve giriş çıkarıldıktan arasında laboratuar atmosfere maruz kalan örneklerden elde edilen bu arabirim tanımı geçerliliği, ancak sorgulanabilir. Böyle bir prosedür hakkında sonuçlara zayıflatarak, arayüz oksidasyonu neden olabilirKimyasal bileşim arabirim. Alternatif bir yaklaşım sonrası daldırma oksidasyon potansiyeli asgariye indiren, gereklidir.
Bu yazıda detay tasarlanmış bir metodoloji bir asidik çözeltiden emersion aşağıdaki oksidasyon uğramamış, organik-CI / metal arayüzleri gelen XPS verileri elde etmek için izin vermek. UHV-XPS aletinin elektrik yük kilit doğrudan bağlı olan atıl gaz ile temizlenen bir eldiven kutusu, kullanılır. Yaklaşımımızın yardımcı önemli ölçüde sulu 1 M hidroklorik asit (HCI) çözeltisi içinde alt-tabaka korozyon oranını azaltmak için yeterli Cl ilave edildikten sonra oluşan iki organik CI / karbon çelik arayüzlerinden XPS veri sunumu yoluyla doğrulanır.
XPS spektrumları Şekil 1 görüntülenen ve 2 açık örnek transferi sırasında kullanılan atıl atmosfer bu karbon çelik / organik-CI arayüzleri sonrası daldırma oksidasyonunu önlemek için gerekli olduğunu göstermektedir. Arayüz kimya oksidasyon yoluyla değiştirilmiş olabileceğinden bu temelde, çevre laboratuvarı atmosferine inhibe substratın maruz kalma dahil diğer benzer XPS çalışmalardan elde edilen sonuçlar (örneğin 18, 19), eleştirel, yeniden değerlendirilmelidir. Tüm organik CI asidik çözelti içinde oksit / hidroksit serbest yüzeyleri üzerine adsorbe varsaymak için hiçbir neden yoktur olduğu not edilmelidir. Bazı durumlarda, bu fazlar Aslında organik Cl yüzeyi bağlanma kolaylaştırabilir. sonrası daldırma oksidasyon Bu senaryoyu ayırt o kadar basit değil. Olası bir çözüm (referans inhibe arayüzü XPS verileri elde etmektir <em> post daldırma oksidasyonunu kontrol etmek için faiz numune ile birlikte örneğin 1 M HCI + 2 mM MTÖ) bir sorun değildir.
Örnek transferi prosedürü başarılı bir sonuç sağlamak için, torpido gözü tamamen inert gaz (N2 / Ar) ile temizlendi torpido gözünde O 2 konsantrasyonu minimize edilir yani esastır. Bakım torpido gözü limanları / giriş noktalarında tüm mühürler doğru torpido gözünde ve XPS yük kilit flanşı arasına conta dahil oluşmuş doğrulamak için alınmalıdır. Bu gerekli değildir, ancak kendi çalışma gösterdiği İdeal olarak, in situ sensöründe, doğrudan O 2 konsantrasyonunun izlenmesi için kullanılır. Adım 3.3.2 de belirtildiği gibi, biz normalde bir örnek transferini gerçekleştirmek için zaman için bir kılavuz olarak bir bağıl nem sensörü kullanın.
torpido gözü çevre ile bir başka potansiyel sorun bulaşabilen uçucu çözüm bileşenlerinin varlığı olanyük kilide çözüm ve takmadan önce çıkarıldıktan Aşağıdaki örnek yüzeyi. Örneğin, eldiven kutusu içinde 1 M HCI çözeltisinin varlığı XPS veri tesadüfi Cı sinyaline gelen karbon çelik numuneleri ile reaksiyona girebilen HCI buhar evrimine yol açar. Böyle kirlenme önemli olma olasılığını en aza indirmek için, HCl çözeltisi küçük hacimleri istihdam edilmeli ve örnek transferi mümkün olduğunca çabuk tamamlanması gerekmektedir. Bu temelde, tipik olarak tek bir beher / örnek, herhangi bir zamanda Örnek transferi için bir eldiven kutusu içine yerleştirilir, Koşullar içinde belirtilen. Buna ek olarak, tek bir HCI çözeltisi yüzey alanını en aza indirmek hem de Örnek emersion alttaki kabı kapsamalıdır. Na 2 CO 3 tozu (aşama 3.1.4) HCI buharı miktarının kontrol edilmesi amacıyla bir eldiven kutusu içine yerleştirilir. Buna ek olarak, herhangi bir asidik çözelti, döküntülerin temizlenmesi için de kullanılabilir.
eldiven b dikkatli kontrolünün yanı sıraöküz çevre, numune alma da kazanılmış XPS spektrumları bütünlüğü açısından çok önemlidir. Bir herhangi bir sert cisimle, örneğin cımbız veya eldiven ile temas eden herhangi bir yüzeyden XPS veri elde etmemelidir. Ayrıca, çözeltiden bir numune çıkartılması üzerine, hemen atıl gaz (aşama 3.2.5) ile kuru üflenmelidir. Bu prosedür verilerin yanlış yorumlanmasına yol açabilir numune yüzeyi üzerine buharlaşma ve çözüm bileşenlerinin sonraki fiziksel birikmesini önlemek için yapılmaktadır. Ek bir önlem olarak, bir de yük kilidi odasına örnek çubuğunu aktarmak için yeni bir çift nitril eldiven (adım 3.2.3) yerine düşünebilirsiniz, yani önceki 3.1.10 adıma.
Son olarak, burada özetlenen yaklaşımın etkinliği göz önüne alındığında, biz korozyona diğer konulara uygulanacak bekliyoruz (yani korozyon inhibisyonuna ek olarak) hava duyarlı arabirimleri XPS veri toplama u eklemek istiyorum,nderstanding. Ayrıca, bu tür bir yaklaşım, XPS ölçümleri, bir sıvı ortam içinde oluşturulmuş havaya duyarlı arabirimlerden yapılan diğer alanlarda dikkate alınmalıdır. Açıktır ki, bu prosedür XPS ile sınırlı değildir, aynı zamanda, daha önce bir sıvıya batırılmış olan bir yüzey, örneğin taramalı ölçüm mikroskobu ile ilgili başka bir UHV bazlı ölçüm uygulanabilir.
The authors have nothing to disclose.
çalışma Manchester Üniversitesi ile bir işbirliği anlaşması ile AkzoNobel tarafından desteklenmiştir. ŞENER Hidrocarburos ve mali destek için Instituto Mexicano de Peteróleo – PMG Fondo Sektörel CONACYT minnettardır. Onun öğrenciliği finansman TB sayesinde Mellitah Oil & Gas Companyfor. KK Doktora Eğitimi için ortamlar Merkezi Zorlu malzemeler ile EPSRC (EP / L01680X / 1) mali destek kabul eder. "PAL sayesinde CONACYT mali Manchester onu kalmak desteklemek için. Son olarak, yazarların bütün teknik destek için Ben Spencer kabul ve danışmanlık.
Mild steel rod, 1m x 10 mm diameter | RS Components | 770-412 | |
Silicon Carbide Grinding papers | Spectrographic Limited | T13316, T13317, T13318, T13156, T13153 | |
Polishing Cloth | Spectrographic Limited | 62113 | |
Monocrystalline Diamond compound | Spectrographic Limited | G22003 | |
OmegaPol TWIN 250mm Metallurgical Polisher | Spectrographic Limited | n/a | |
BRILLANT 220 – Wet Abrasive Cut-Off Machine | ATM GmbH Advanced Materialography | n/a | |
Ultrasonic Bath | NICKEL-ELECTRO LTD. | SW3H | |
Vacuum Desiccator | DURAN | 24 782 57 | |
Low form beaker 25mL | Fisher Scientific | FB33170 | |
N2 gas cylinders, 230 bar, size W, UN1066 | BOC | n/a | |
Regulator for N2 gas cylinders | Freshford Ltd. | MS-10B-N2 | |
Nitrogen Purge Glove Box | Terra Universal, Inc | n/a | |
Dual Purge System | Terra Universal, Inc | 1606-61 | |
NitroWatch System with sensor | Terra Universal, Inc | 9500-00A, 9500-02A | |
Big Digit Hygro-Thermometer | FLIR Commercial Systems, Inc. Extech Instruments Division | 445703 | |
Kratos Axis Ultra (XPS spectrometer) | Kratos Analytical Ltd | n/a |