近日，课题组张漳敏博士在《Corrosion Science》上发表了一篇文章，主要研究了Ag/AgCl氯离子敏感电极在水泥浸出液中的加速降解过程。

  氯离子被认为是影响混凝土中钢筋锈蚀的主要因素。当氯离子渗入多孔混凝土基质，并在钢筋附近积累到阈值水平时，钝化膜的局部破坏会导致钢筋局部腐蚀不均匀。累积腐蚀产物的体积膨胀应力将导致混凝土开裂，直接影响钢筋混凝土结构的耐久性。传统的混凝土氯离子检测方法具有破坏性、耗时和劳动强度大的缺点，不适合长期监测氯离子。因此，发展混凝土中氯离子的现场无损监测方法，对于评估埋入钢筋的腐蚀风险和钢筋混凝土的耐久性，特别是在沿海环境中服役或冬季暴露在融化的冰盐中，具有非常重要的意义。目前报道最多、应用最广泛的混凝土氯离子无损检测方法是基于Ag/AgCl电极的电化学法，它具有氯离子选择性好、精度高、制作成本低等优点。

  本文旨在通过一系列表面分析方法(包括高倍率扫描电子显微镜观察、能谱分析、X射线衍射仪和X射线光电子能谱)研究在模拟极低浓度氯离子的混凝土孔溶液中，Ag/AgCl氯离子敏感电极表面发生的转变过程，并建立其与电极的电位稳定性和电化学行为之间的关系。此外，采用现场电化学行为监测和不同时间间隔的表面分析相结合的方法，本研究还详细讨论了在Ag/AgCl氯离子敏感电极的降解过程中，AgCl膜的变化和Ag基底上离子分布的重建。

  当浸泡在低氯离子浓度的水泥浸出液中时，Ag/AgCl氯离子敏感电极的开路电位在48h内负移约160 mV。在上述负电平漂移过程中，Ag/AgCl氯离子敏感电极表面的AgCl膜被溶解和剥落腐蚀，呈现出多孔疏松的形貌；电极表面的Cl/Ag比也随着浸泡时间的延长而降低。在水泥浸出液中浸泡后，电极表面没有生成Ag2O晶体，而是生成了无定形的Ag-Cl-O混合物，Cl-/OH-比为0.0127~0.0139。因此，认为Ag/AgCl氯离子敏感电极的开路电位负移是由于AgCl向Ag2O的转变是不合适的。 

  低氯离子浓度水泥浸膏中Ag/AgCl氯离子敏感电极的开路电位负移可分为三个阶段。在浸泡初期(最初5h)，在OH-的存在下，只有低结合强度的AgCl被溶解并从电极表面剥离，从而抑制了Ag/AgCl膜界面的阴极反应，使Ag/AgCl氯离子敏感电极的开路电位轻微向负方向移动(约20 mV)。在浸泡5~14h的过程中，由于高结合强度的AgCl对银基的影响，AgCl电极的氧化电位没有明显变化。在浸泡后期(14h后)，由于高结合强度的AgCl也在此阶段被持续溶解，Ag/AgCl氯离子敏感电极的开路电位进一步负移140 mV。在上述过程中，在OH-的存在下，在Ag基片上形成了致密的具有阻挡作用的Ag-O产物，从而提高了Ag/AgCl氯离子敏感电极的极化电阻。因此，Ag/AgCl氯离子敏感电极的开路电位负移与极化电阻增大之间的关系更为直接。

  本研究得到了国家自然科学基金(NO.U2001225)和广东省国际科技项目(NO.2020A0505100006)等项目的支持。

  全文链接：https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110107