本文關(guān)鍵詞：氯代十六烷基吡啶及乙酰羥肟酸分子對(duì)銅緩蝕性能的研究

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【摘要】：由于具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能,機(jī)械加工性能,銅及其合金在工業(yè)及生活用水管道、輪船制造業(yè)、海水淡化系統(tǒng)、熱轉(zhuǎn)換器等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用,然而它們?cè)诤蠧N-、Cl-、NO3-等溶液中會(huì)遭受嚴(yán)重的腐蝕。為了提高銅的緩蝕效率,最有效的方法是使用含N,O,S等雜原子的有機(jī)緩蝕劑,它們吸附在銅表面形成緩蝕膜。但一些常用的有機(jī)緩蝕劑有毒性,污染環(huán)境,因此,使用環(huán)境友好緩蝕劑,并探討其與銅的作用機(jī)理成為了研究熱點(diǎn)。近年來,吡啶及其衍生物在食品、醫(yī)藥、化工等許多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。其中,氯代十六烷基吡啶(Hexadecylpyridinium chloride,HPC)屬于含氮陽離子表面活性劑,主要用作殺菌消毒劑,通過吡啶環(huán)上的π電子作用于銅的空軌道,是一種有潛在價(jià)值的緩蝕劑分子。此外,羥肟酸一類分子也應(yīng)用于醫(yī)學(xué),生物等領(lǐng)域,具有生物活性,抗炎,抗菌,乙酰羥肟酸(acetohydroxamic acid,AHA)是此類分子中結(jié)構(gòu)最簡單的,且含有一個(gè)氮原子,兩個(gè)氧原子等多重吸附位點(diǎn),有利于其在金屬表面形成緩蝕膜。自組裝單分子膜(Self-assembled monolayers,SAMs)是在基底表面形成均一整齊分子層的技術(shù),該技術(shù)為研究緩蝕劑在金屬表面的構(gòu)效關(guān)系提供了一個(gè)理想的模型。同時(shí),(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)能夠提供豐富的分子振動(dòng)信息,是一種可用于探究緩蝕劑分子吸附行為的高靈敏檢測(cè)技術(shù)。電化學(xué)交流阻抗譜方法(Electrochemical Impedance spectroscopy,EIS)作為一種無損、靈敏的檢測(cè)技術(shù),被廣泛用作緩蝕劑性能的評(píng)估。電化學(xué)極化曲線(Electrochemical electrochemical polarization curve)能夠提供金屬腐蝕速率和緩蝕劑防腐效率等信息,也是緩蝕研究中的一種重要手段。所以本論文利用拉曼光譜,電化學(xué)技術(shù)和其他一些方法,分別研究了不同腐蝕介質(zhì)(酸性和中性溶液)中,HPC及AHA在電極表面的吸附構(gòu)型和緩蝕性能。表征分子緩蝕性能的方法主要是通過電化學(xué)極化曲線、電化學(xué)阻抗。通過Langmuir等溫吸附曲線得出了二者在銅表面的吸附類型。SERS用于估測(cè)AHA的吸附機(jī)制,最后,密度泛函理論(DFT)用于進(jìn)一步確定最佳自組裝條件下的吸附位點(diǎn),論證分子吸附構(gòu)象對(duì)緩蝕性能的影響。在銅的防腐研究中,更加簡單常用的方法是直接將緩蝕劑加入腐蝕介質(zhì)中(直接加液法),于是本論文進(jìn)一步考察了采用該方法,AHA對(duì)銅的緩蝕行為,并與自組裝方法進(jìn)行了系統(tǒng)的比較。研究表明,兩種緩蝕方法各有利弊:自組裝方法綠色環(huán)保,自組裝膜排列緊密,緩蝕效率較高,但往往需要自組裝較長時(shí)間才可形成較穩(wěn)定的緩蝕膜,比較耗時(shí),且長時(shí)間接觸腐蝕介質(zhì),膜不夠穩(wěn)定,被破壞后,不能立即得到修復(fù)。直接加樣法操作方便,因腐蝕介質(zhì)中含有一定量的緩蝕劑,當(dāng)緩蝕膜被破壞后,可以立即自修復(fù),對(duì)長時(shí)間接觸腐蝕介質(zhì)的金屬能起到有效的保護(hù)作用。
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O621.2

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