一种精准测定青铜器表面锈层氯离子含量的方法技术

本发明专利技术涉及一种精准测定青铜器表面锈层氯离子含量的方法：将水溶性CS，ALg，PVA混溶，滴加AgNO3后，搅拌形成均相溶胶，50℃加热，形成交联凝胶，获得ALg

【技术实现步骤摘要】
一种精准测定青铜器表面锈层氯离子含量的方法


[0001]本专利技术属于青铜器保护
，具体涉及一种精准测定青铜器表面锈层氯离子含量的方法。

技术介绍

[0002]铜基文物受到所谓的“青铜病”的困扰，其定义为在铜锈中的各类氯化物，与潮湿空气的相互作用，并常伴随铜合金自身腐蚀的过程。它不仅腐蚀青铜器的表面，还会进一步加剧腐蚀发生，其化学反应产物为浅绿色、粉末状的碱式氯化铜。因此对青铜器表面活泼氯离子的检测和去除，是青铜器保护的重中之重。
[0003]对于离子检测，目前已经开发了各种方法，包括：荧光传感器、表面等离子共振传感器、电感耦合等离子体质谱（ICPMS）和原子吸收/发射光谱（AAS/AES）、表面增强拉曼散射 （SERS） 光谱和基于纳米颗粒的比色测定等等。虽然这些方法在某些情况下具有明显的优势，例如高灵敏度和强抗干扰性，但仍存在一些局限性，包括样品预处理繁琐，需要复杂而昂贵的设备，不能定量精准测定离子含量，对青铜器表面会造成不可逆的损害等等。电化学方法 因其简单、方便、成本低、灵敏度高，适用于实时监测和现场分析而引起广泛关注。例如，电化学传感器对Cu
2+
在水样中可以很容易地达到纳摩尔和/或亚纳摩尔，但是电化学方法同样会对青铜表面产生不可逆的影响，甚至可能会加剧腐蚀发生，因此需要一种材料作为电化学测试的媒介，间接测定离子浓度。
[0004]水凝胶是一种较为温和的材料，具有诸多优点，包括：高度多孔的3D连续网络、良好的透水性、易于改性、生物相容性和降解性较佳，其在组织工程、伤口敷料、防污涂层等领域有着广泛的应用，在铜除锈方面也已经取得了一定的进展。因此，本专利技术尝试使用水凝胶进行除锈后，再进行电化学方法的测定，可以有效避免直接对青铜器表面造成损害，并且可以最大限度地还原青铜器表面的氯离子含量情况。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于克服现有技术缺陷，提供一种精准测定青铜器表面锈层氯离子含量的方法，该方法具有无损伤、精确度高、方便快捷等优点。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种精准测定青铜器表面锈层氯离子含量的方法，其包括如下步骤：1）水凝胶合成：将水溶性壳聚糖（CS）与藻酸钠溶解在去离子水中，然后在25
‑
35
ꢀ°
C下加入聚乙烯醇水溶液（PVA溶液）并搅拌均匀，获得藻酸钠
‑
聚乙烯醇
‑
壳聚糖均质溶液；然后加入硝酸银（AgNO3）水溶液，搅拌5
‑
30 min，转入培养皿中，经干燥，获得ALg
‑
CS
‑
Ag水凝胶；2）人工锈粉制备：将2.00g碱式氯化铜分别与0.00g、0.002g、0.01g和0.02g氯化铜混合均匀，加入烧杯中并将混合粉末振荡至平整，编号分别计为A1、A2、A3、A4；3）吸附过程：将步骤1）所得ALg
‑
CS
‑
Ag水凝胶切割成小块，分别加入A1、A2、A3、A4
中，确保水凝胶其中一面与锈粉充分接触进行吸附；同时将同样大小的PAAm
‑
CS
‑
Ag水凝胶贴附于青铜器碎片的表面锈层进行吸附，编号计为A5；等待21
‑
27h，取出或剥离吸附后的水凝胶；4）将步骤3）所得吸附后的水凝胶浸泡在去离子水中，至完全溶胀（一般约需要8
‑
14h），编号分别计为B1、B2、B3、B4、B5；5）对步骤4）所得完全溶胀的水凝胶进行交流阻抗测试，并对测试结果进行等效电路拟合，得到电阻值；绘制水凝胶B1、B2、B3、B4对应的电阻值倒数与氯离子浓度的关系图并进行线性拟合，获得拟合函数，将水凝胶B5对应的电阻值倒数代入拟合函数计算获得青铜器表面锈层氯离子含量。
[0007]具体的，步骤1）中，可以将0.03
‑
0.05g壳聚糖与等当量的藻酸钠溶解在70
‑
100ml去离子水中，然后在25
‑
35
°
C下加入20
‑
35ml浓度为4
‑
7%（质量百分比）的聚乙烯醇水溶液。
[0008]进一步的，步骤1）中，可以加入0.1M的硝酸银溶液30
‑
45ml。
[0009]具体的，步骤1）中，干燥温度可以为40
‑
60
ꢀ°
C，干燥时间可以为1
‑
3h。
[0010]具体的，步骤3）中，可以将ALg
‑
CS
‑
Ag水凝胶切割成3mm
×
10mm
×
20mm的小块。
[0011]进一步的，步骤5）中，完全溶胀的水凝胶横截面积为4mm
×
15mm，有效长度为23mm。
[0012]具体的，步骤5）中在进行交流阻抗测试时，测试仪器为chi310m，交流振幅为30mV，频率设置为0.1
‑
100000Hz。
[0013]进一步的，步骤5）中，所述拟合函数为：y=1.15
×
10
‑4+4.977
×
10
‑4（x+Q），式中，y为电阻值倒数，x为氯离子浓度，Q为环境因素。
[0014]进一步优选的，所述环境因素Q可以为
‑
0.04 ~
ꢀ‑
0.06。
[0015]和现有技术相比，本专利技术测定方法的有益效果如下：1）本专利技术方法对脆弱青铜器表面没有损害，不残留任何物质；2）本专利技术方法可以根据不同批次青铜器调整环境因素Q的值，以求相对精准；3）本专利技术方法在测定青铜器表面氯离子浓度的同时可以完成除锈工作。
附图说明
[0016]图1为实施例1中的交流阻抗测试结果图；图2为依据图1获得的等效电路图；图3为绘制的水凝胶对应的电阻值倒数与氯离子浓度的关系图及线性拟合曲线；图4为试验例1中的交流阻抗测试结果图；图5展示的是水凝胶对仿制青铜板的除锈效果，分别为除锈前（a），除锈中（b）和除锈后（c）；（d）展示的是采用本专利技术水凝胶对某大件真实青铜器的除锈效果；图6为试验例2中吸附仿制青铜板后的水凝胶中的铜元素的x射线光电子能谱(XPS)。
具体实施方式
[0017]以下结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步地详细介绍，但本专利技术的保护范围并不局限于此。
[0018]实施例1
一种精准测青铜器表面氯离子含量的方法，其具体包括如下步骤：1）水凝胶合成：将壳聚糖CS (0.05 g)，藻酸钠ALg（0.05g）溶解在 80 ml 去离子水中，然后在 25
‑
35
ꢀ°
C下倒入25ml 4%的聚乙烯醇溶液并持续搅拌均匀，以制备获得藻酸钠
‑
壳聚糖
‑
聚乙烯醇均质溶液。将上述溶液抽滤去除未溶解的壳聚糖，然后加入浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种精准测定青铜器表面锈层氯离子含量的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）水凝胶合成：将水溶性壳聚糖、藻酸钠溶解于水中，然后加入聚乙烯醇溶液搅拌均匀，而后加入硝酸银溶液，搅拌，经干燥，获得ALg
‑
CS
‑
Ag水凝胶；2）人工锈粉制备：将2.00g碱式氯化铜分别与0.00g、0.002g、0.01g和0.02g氯化铜混合均匀，加入烧杯中并振荡至平整，编号分别计为A1、A2、A3、A4；3）吸附过程：将步骤1）所得ALg
‑
CS
‑
Ag水凝胶切割成小块，分别加入A1、A2、A3、A4中，确保水凝胶其中一面与锈粉充分接触进行吸附；同时将同样大小的ALg
‑
CS
‑
Ag水凝胶贴附于青铜器碎片的表面锈层进行吸附，编号计为A5；等待21
‑
27h，取出或剥离吸附后的水凝胶；4）将步骤3）所得吸附后的水凝胶浸泡在去离子水中，至完全溶胀，编号分别计为B1、B2、B3、B4、B5；5）对步骤4）所得完全溶胀的水凝胶进行交流阻抗测试，并对测试结果进行等效电路拟合，得到电阻值；绘制水凝胶B1、B2、B3、B4对应的电阻值倒数与氯离子浓度的关系图并进行线性拟合，获得拟合函数，将水凝胶B5对应的电阻值倒数代入拟合函数计算获得青铜器表面锈层氯离子含量。2.如权利要求1所述精准测定青铜器表面锈层氯离子含量的方法，其特征在于，步骤1）中，将0.03
‑
0.05g壳聚糖与等当量的藻酸钠溶解在70
‑
100ml水中，然后加入4
‑
7%的聚乙烯醇溶液20
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄霞，周升，陈家昌，张家美，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：