本文關(guān)鍵詞：鹽酸介質(zhì)中唑類和喹啉衍生物對(duì)碳鋼的緩蝕性能研究

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【摘要】：碳鋼具有優(yōu)良的機(jī)械性能、簡(jiǎn)單的冶煉以及廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn),而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、石油化工、建筑工業(yè)、國(guó)防等眾多行業(yè)中。然而在金屬酸洗、酸洗除垢、油井酸化等化學(xué)及相關(guān)工業(yè)過(guò)程中,碳鋼極易發(fā)生腐蝕,這會(huì)對(duì)工業(yè)設(shè)備安全引起潛在的危險(xiǎn),造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。添加緩蝕劑可以有效的抑制碳鋼腐蝕。其緩蝕抑制作用主要依賴于緩蝕劑的組成和結(jié)構(gòu),緩蝕劑分子通常為含有π鍵或N、O、S、P等雜原子的雜環(huán)結(jié)構(gòu)化合物,在酸性媒介中對(duì)鋼的腐蝕有很好的抑制作用。其中N雜環(huán)系列緩蝕劑因?yàn)榫邇?yōu)異的緩蝕性能而逐漸成為研究的熱點(diǎn)。唑類和喹啉衍生物是較易得到的N-雜環(huán)有機(jī)化合物,尤其是有不同取代基(甲基,巰基,氨基,苯基等)的唑類和喹啉衍生物,具有較高的緩蝕抑制作用,而被廣泛用于金屬腐蝕研究。本論文選取了2-氨基苯并咪唑(ABM)、2-氨基噻唑(AT)、2-氨基苯并噻唑(ABT)三種唑類化合物以及合成的喹啉衍生物(2-(喹啉-2-基)喹唑啉-4(3H)-酮)作為緩蝕劑,并用紅外光譜(FTIR)、核磁共振氫譜(1HNMR)等測(cè)試方法對(duì)所合成的化合物進(jìn)行了表征。以碳鋼為研究材料,運(yùn)用動(dòng)電位極化曲線法、電化學(xué)阻抗譜法(EIS)和表面分析法(掃描電子顯微鏡、X射線光電子能譜)對(duì)唑類和喹啉衍生物在1MHC1介質(zhì)中對(duì)碳鋼的緩蝕性能和吸附作用進(jìn)行了研究。此外,采取量子化學(xué)計(jì)算法系統(tǒng)地探究了唑類和喹啉衍生物的緩蝕作用機(jī)制,一些量子化學(xué)計(jì)算參數(shù)說(shuō)明了碳鋼的緩蝕性能與唑類和喹啉衍生物的分子結(jié)構(gòu)有一定的相關(guān)性。本論文的主要工作如下：1.電化學(xué)測(cè)試采用極化曲線及電化學(xué)阻抗譜等測(cè)試方法研究了不同濃度的唑類和喹啉衍生物在1MHC1溶液中對(duì)碳鋼的緩蝕性能。研究結(jié)果表明,唑類和喹啉化合物在鹽酸溶液中都是良好的混合型緩蝕劑,且腐蝕過(guò)程主要受電荷轉(zhuǎn)移控制。此外,這些化合物在碳鋼表面的吸附遵循Langmuir吸附等溫線,屬于物理和化學(xué)兩種吸附共同作用。2.表面分析碳鋼試樣在沒有加入緩蝕劑及分別加入唑類(5mM)和喹啉(0.185mM)緩蝕劑的鹽酸溶液中浸泡48h后,用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)其表面腐蝕形貌進(jìn)行觀察分析。結(jié)果表明,添加緩蝕劑后的碳鋼試樣表面腐蝕情況受到很大程度的抑制。另外,對(duì)加有喹啉衍生物緩蝕劑的碳鋼試樣進(jìn)行了EDX能譜和X射線光電子能譜(XPS)分析,說(shuō)明了緩蝕劑分子能夠吸附在碳鋼表面起到緩蝕作用。3.量子化學(xué)計(jì)算利用Gaussian 09軟件包中的DFT/B3LYP方法,在6-311G*基組水平上對(duì)唑類和喹啉衍生物分子進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化,并對(duì)其頻率分析,保證得到的結(jié)構(gòu)均為勢(shì)能面上的最小點(diǎn)。在同一基組水平上計(jì)算分子的最低占有軌道能量(ELumo)最高占有軌道能量(EHOMO)、分子的能帶(△E)、Mulliken電荷分布、偶極矩(μ)和電荷轉(zhuǎn)移數(shù)(△N),用所得的量子化學(xué)計(jì)算參數(shù)分析緩蝕劑的緩蝕性能與分子結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系,為緩蝕劑在碳鋼表面的吸附提供了理論研究。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG174.42

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