本文關(guān)鍵詞：噻二唑類緩蝕劑的理論研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：傳統(tǒng)緩蝕劑分子的設(shè)計(jì)和評(píng)估通常建立在大量的反復(fù)實(shí)驗(yàn)上,且具有耗時(shí)長(zhǎng)、成本高和一定的盲目性,所以緩蝕劑的發(fā)展迫切需要理論指導(dǎo)。本論文以六種不同烷基鏈長(zhǎng)的2-氨基-5-烷基-1,3,4-噻二唑(n=2,3,5,7,11,13)和四種2-巰基-1,3,4-噻二唑衍生物為研究對(duì)象,使用量子化學(xué)方法計(jì)算分子結(jié)構(gòu)對(duì)緩蝕劑反應(yīng)活性的影響,并結(jié)合分子力學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)模擬了烷基鏈長(zhǎng)度對(duì)6種2-氨基-5-烷基-1,3,4-噻二唑分子緩蝕率的影響,并研究了腐蝕介質(zhì)粒子在緩蝕劑膜中的擴(kuò)散行為。六種烷基噻二唑分子的HOMO以及LUM O軌道的離域中心一致,基本上分布在噻二唑環(huán)以及親水取代基氨基上,這種分布有利于分子的極性頭部?jī)?yōu)先吸附在金屬表面上,也有利于烷基鏈在金屬表面形成一層致密的疏水保護(hù)膜。全局活性(能隙、電動(dòng)勢(shì)、硬度和軟度)基本相同,說明碳鏈長(zhǎng)度的變化對(duì)分子活性影響并不大,并且局部活性位點(diǎn)一致,其中5C、4N為親核位點(diǎn),3N.6N為親電位點(diǎn),1S為親核親電位點(diǎn)。四種2-巰基-1,3,4-噻二唑衍生物中,分子的HOMO口LUMO軌道基本都分布在巰基、噻二唑環(huán)和各自的5位取代基上。四種緩蝕劑分子的緩蝕效率大小順序?yàn)椋篗PhATMATMAcATMMeAT,其中親核位點(diǎn)為3N、5C、8O三個(gè)原子,親電位點(diǎn)位于3N、4N、6N三個(gè)原子上,而1S和7S為親核親電位點(diǎn)。這樣均勻的活性位點(diǎn)可使緩蝕劑與金屬表面的結(jié)合更緊密,提高緩蝕效率。隨著烷基鏈的增長(zhǎng),六種烷基噻二唑分子在Fe(001)表面形成的疏水保護(hù)膜越穩(wěn)定,并且當(dāng)烷基鏈長(zhǎng)達(dá)到11時(shí),Fe(001)表面基本被覆蓋。真空條件下,噻二唑分子包括其烷基鏈以近似平行的取向吸附在Fe(001)表面上,并且極性頭部?jī)?yōu)先吸附。在液相體系中,由于溶劑水的引入,疏水烷基鏈背向Fe(001)表面以一定的傾斜角度指向液相中,溶劑化作用使得非極性碳鏈發(fā)生一定的扭轉(zhuǎn)形變,且形變隨鏈長(zhǎng)的增加變得明顯。隨著烷基鏈的增加,A-F分子的緩蝕效率為ABFCDE,與文獻(xiàn)中的評(píng)價(jià)結(jié)果基本吻合。在同種噻二唑緩蝕劑膜中,H2O分子的擴(kuò)散系數(shù)要明顯強(qiáng)于粒子H3O+、HCO3-、Cl-。對(duì)于同一種粒子,當(dāng)烷基鏈長(zhǎng)較短時(shí),鏈間的交織還不明顯,因此粒子具有較大的擴(kuò)散能力,當(dāng)烷基鏈長(zhǎng)增加到11時(shí),分子鏈的交織增強(qiáng),自由體積分?jǐn)?shù)減小,從而較好的抑制了粒子的擴(kuò)散,但這種抑制作用隨著烷基鏈長(zhǎng)的增加不再發(fā)生明顯變化。庫倫力在抑制粒子擴(kuò)散的過程中起主導(dǎo)作用,三種正負(fù)離子與膜之間的作用要遠(yuǎn)大于H20分子；而對(duì)同一種粒子來說,烷基鏈越長(zhǎng),粒子與膜的相互作用越強(qiáng),當(dāng)烷基鏈增加到11時(shí),相互作用能也趨于穩(wěn)定不再增加。
【關(guān)鍵詞】：噻二唑 緩蝕劑 緩蝕機(jī)理 分子模擬
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG174.42;O626
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景及意義9
• 1.2 緩蝕劑的研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 緩蝕劑定義9-10
• 1.2.2 有機(jī)緩蝕劑作用機(jī)理10-11
• 1.2.3 噻二唑緩蝕劑11-12
• 1.2.4 緩蝕機(jī)理的理論研究12-14
• 1.2.4.1 緩蝕劑的量子化學(xué)研究12-13
• 1.2.4.2 緩蝕劑的分子動(dòng)力學(xué)研究13-14
• 1.3 研究對(duì)象和研究?jī)?nèi)容14-16
• 1.3.1 研究對(duì)象14
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容14-16
• 第2章 理論方法與軟件介紹16-21
• 2.1 引言16
• 2.2 量子化學(xué)方法16-17
• 2.2.1 從頭算法16
• 2.2.2 半經(jīng)驗(yàn)算法16
• 2.2.3 密度泛函理論16-17
• 2.3 分子力學(xué)方法17-18
• 2.4 分子動(dòng)力學(xué)18-20
• 2.5 Materials Studio軟件20
• 2.6 本章小結(jié)20-21
• 第3章 噻二唑類緩蝕劑的反應(yīng)活性研究21-33
• 3.1 引言21
• 3.2 量子化學(xué)計(jì)算方法21-23
• 3.2.1 前線軌道理論21
• 3.2.2 全局反應(yīng)活性21-22
• 3.2.3 局部反應(yīng)活性22-23
• 3.3 結(jié)果與討論23-31
• 3.3.1 烷基噻二唑分子的分析23-27
• 3.3.1.1 烷基噻二唑分子的優(yōu)化結(jié)構(gòu)23-24
• 3.3.1.2 前線軌道及全局活性24-26
• 3.3.1.3 局部反應(yīng)活性分析26-27
• 3.3.2 2-巰基-1,3,4-噻二唑衍生物分子的分析27-31
• 3.3.2.1 2-巰基-1,3,4-噻二唑衍生物分子的優(yōu)化結(jié)構(gòu)27-28
• 3.3.2.2 前線軌道及全局活性28-30
• 3.3.2.3 局部反應(yīng)活性分析30-31
• 3.4 本章小結(jié)31-33
• 第4章 烷基噻二唑緩蝕劑在Fe(001)表面的吸附模擬33-45
• 4.1 引言33
• 4.2 模擬方法及步驟33-36
• 4.2.1 吸附表面的選取和構(gòu)建33
• 4.2.2 分子力學(xué)模擬33-34
• 4.2.3 分子動(dòng)力學(xué)模擬方法34-36
• 4.3 結(jié)果與討論36-44
• 4.3.1 噻二唑分子在Fe(001)表面的自組裝成膜36-37
• 4.3.2 真空條件下噻二唑分子在Fe(001)表面的吸附37-40
• 4.3.2.1 體系平衡37-38
• 4.3.2.2 噻二唑分子在Fe(001)表面的吸附構(gòu)型38-39
• 4.3.2.3 噻二唑分子在Fe(001)表面上的吸附強(qiáng)度39-40
• 4.3.3 液相條件下噻二唑分子的溶解度參數(shù)40-41
• 4.3.3.1 溶解度參數(shù)計(jì)算方法40
• 4.3.3.2 溶解度參數(shù)分析40-41
• 4.3.4 液相條件下噻二唑分子在Fe(001)表面的吸附41-44
• 4.3.4.1 體系平衡41
• 4.3.4.2 噻二唑分子在Fe(001)表面的吸附構(gòu)型41-42
• 4.3.4.3 噻二唑和水分子在Fe(001)表面吸附的能量分析42-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 第5章 腐蝕介質(zhì)在噻二唑緩蝕劑膜中的擴(kuò)散行為45-54
• 5.1 引言45
• 5.2 模擬方法及步驟45-46
• 5.3 結(jié)果與討論46-53
• 5.3.1 體系平衡46-47
• 5.3.2 腐蝕介質(zhì)在噻二唑緩蝕劑膜中的擴(kuò)散47-49
• 5.3.3 自由體積分?jǐn)?shù)49-51
• 5.3.4 腐蝕粒子與噻二唑緩蝕劑膜的相互作用51-53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 第6章 結(jié)論與建議54-57
• 6.1 結(jié)論54-55
• 6.2 建議55-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及研究成果63

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