本文關(guān)鍵詞：硫酸介質(zhì)中苯并咪唑及其衍生物對(duì)碳鋼的緩蝕性能研究

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【摘要】：Q235鋼是一種在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用廣泛的金屬材料,本論文研究Q235鋼在酸性介質(zhì)中的腐蝕行為及緩蝕劑對(duì)其腐蝕過(guò)程的影響,可為實(shí)際應(yīng)用中篩選緩蝕劑的可行性提供理論依據(jù)。隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求的提高,開(kāi)發(fā)和研究經(jīng)濟(jì)高效、環(huán)保型緩蝕劑已成為當(dāng)前緩蝕研究的重要課題。苯并咪唑類化合物作為常見(jiàn)的酸洗緩蝕劑,具有高效、低毒和易降解的優(yōu)點(diǎn)。本論文篩選了四種取代基不同的苯并咪唑類緩蝕劑,通過(guò)電化學(xué)測(cè)試、失重測(cè)試、表面形貌分析和量子化學(xué)計(jì)算等分析方法研究了四種物質(zhì)對(duì)0.1M H2SO4溶液中Q235鋼緩蝕性能的影響。其中選取的四種緩蝕劑分別為苯并咪唑、2-氨基苯并咪唑、2-苯基苯并咪唑、奧美拉唑,它們均具備較好的熱穩(wěn)定性,低毒,無(wú)刺激性氣味,且結(jié)構(gòu)中具有不飽和鍵、苯環(huán)及含N、S等原子的官能團(tuán)。不同取代基的苯并咪唑類衍生物在金屬表面具有不同吸附能力,因此,我們可以通過(guò)選擇合適的取代基來(lái)提高化合物的緩蝕性。本論文主要研究成果如下:(1)交流阻抗實(shí)驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果顯示,電荷轉(zhuǎn)移電阻Rct隨著加入的緩蝕劑濃度的增加而增大,緩蝕效率逐漸升高,而界面雙電層電容Cdl則相應(yīng)地減小,這是由于擁有較小的介電常數(shù)和較大的體積的苯并咪唑類緩蝕劑分子取代了吸附在碳鋼表面的水分子,且形成了一層吸附膜,從而有效地阻止了硫酸對(duì)碳鋼的腐蝕。動(dòng)電位極化曲線的測(cè)試結(jié)果顯示,隨著緩蝕劑的加入,腐蝕電流密度Icorr明顯減小,說(shuō)明在硫酸介質(zhì)中所添加的緩蝕劑能夠有效地抑制Q235鋼的腐蝕。通過(guò)電化學(xué)測(cè)試所得的結(jié)果與失重測(cè)試具有較好的一致性。(2)苯并咪唑緩蝕劑是吸附型緩蝕劑,覆蓋度θ是研究其吸附行為的重要參數(shù)。在298K時(shí),四種有機(jī)緩蝕劑在Q235鋼表面的吸附均服從Langmuir吸附模型。根據(jù)吸附過(guò)程的吉布斯自由能△Gads值,可以判斷緩蝕劑分子在碳鋼表面的吸附均為自發(fā)進(jìn)行過(guò)程,并且是物理吸附和學(xué)吸附共同作用的結(jié)果。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,苯并咪唑類緩蝕劑在0.1M H2SO4溶液中對(duì)Q235鋼均有一定的緩蝕作用,當(dāng)取代基不同時(shí),其分子呈現(xiàn)不同的緩蝕效率。其中奧美拉唑在濃度為1×10-3M左右時(shí),達(dá)到最高緩蝕效率約為98%。綜合分析得出四種有機(jī)緩蝕劑緩蝕性能排序?yàn)?奧美拉唑2-苯基苯并咪唑2-氨基苯并咪唑苯并咪唑。(4)利用量子化學(xué)方法計(jì)算了四種緩蝕劑分子的特征參數(shù),由量化參數(shù)與緩蝕性能的關(guān)系,進(jìn)而分析了苯并咪唑及其衍生物緩蝕性能與其分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。結(jié)果表明,分子的最高占據(jù)軌道能量EHOMO越大,苯并咪唑類緩蝕劑的緩蝕作用越強(qiáng),而分子能帶(ΔE=ELUMO-EHOMO)和偶極距μ越小,其緩蝕效果越好。綜合分析可得四種緩蝕劑分子的緩蝕效率由高到低依次為:奧美拉唑2-苯基苯并咪唑2-氨基苯并咪唑苯并咪唑,結(jié)論與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的緩蝕效率大小順序相吻合。
【關(guān)鍵詞】：緩蝕劑 碳鋼 苯并咪唑 電化學(xué)測(cè)試方法 量子化學(xué)計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.42
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 緩蝕劑的概述10-11
• 1.3 苯并咪唑類緩蝕劑的研究進(jìn)展11-12
• 1.4 緩蝕性能的分析方法12-14
• 1.4.1 交流阻抗法(EIS)12
• 1.4.2 Tafel曲線外推法12
• 1.4.3 腐蝕產(chǎn)物分析法12
• 1.4.4 現(xiàn)代表面分析技術(shù)12-13
• 1.4.5 量子化學(xué)計(jì)算13
• 1.4.6 分子動(dòng)力學(xué)模擬13-14
• 1.5 有機(jī)緩蝕劑的吸附作用機(jī)理14
• 1.5.1 物理吸附14
• 1.5.2 化學(xué)吸附14
• 1.6 影響緩蝕劑緩蝕性能的因素14-15
• 1.6.1 分子結(jié)構(gòu)對(duì)緩蝕性能的影響14-15
• 1.6.2 環(huán)境對(duì)緩蝕性能的影響15
• 1.7 選題意義及研究?jī)?nèi)容15-18
• 1.7.1 選題意義15
• 1.7.2 研究?jī)?nèi)容15-18
• 2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與測(cè)試方法18-24
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料18
• 2.2 化學(xué)試劑與測(cè)試儀器18-19
• 2.1.1 化學(xué)試劑與選擇依據(jù)18-19
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器19
• 2.3 研究方法19-24
• 2.3.1 電化學(xué)測(cè)試方法19-21
• 2.3.2 失重實(shí)驗(yàn)21
• 2.3.3 量子化學(xué)計(jì)算21
• 2.3.4 表面腐蝕形貌試驗(yàn)21-24
• 3 硫酸介質(zhì)中苯并咪唑及其衍生物對(duì)碳鋼的緩蝕作用24-50
• 3.1 苯并咪唑?qū)μ间摰木徫g性能研究24-30
• 3.1.1 交流阻抗譜（EIS）測(cè)試24-26
• 3.1.2 極化曲線測(cè)試26-28
• 3.1.3 失重法測(cè)試28
• 3.1.4 苯并咪唑在碳鋼表面的吸附行為研究28-30
• 3.2 2-氨基苯并咪唑?qū)μ间摰木徫g性能研究30-35
• 3.2.1 交流阻抗譜（EIS）測(cè)試30-32
• 3.2.2 極化曲線測(cè)試32-34
• 3.2.3 失重法測(cè)試34
• 3.2.4 2-氨基苯并咪唑在碳鋼表面的吸附行為研究34-35
• 3.3 2-苯基苯并咪唑?qū)μ间摰木徫g性能研究35-41
• 3.3.1 交流阻抗譜（EIS）測(cè)試36-37
• 3.3.2 極化曲線測(cè)試37-39
• 3.3.3 失重法測(cè)試39-40
• 3.3.4 2-苯基苯并咪唑在在碳鋼表面的吸附行為研究40-41
• 3.4 奧美拉唑?qū)μ间摰木徫g性能研究41-48
• 3.4.1 交流阻抗譜（EIS）測(cè)試41-43
• 3.4.2 極化曲線測(cè)試43-45
• 3.4.3 失重法測(cè)試45-47
• 3.4.4 奧美拉唑在碳鋼表面的吸附行為研究47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-50
• 4 苯并咪唑及其衍生物對(duì)碳鋼的緩蝕性能的比較與討論50-60
• 4.1 四種緩蝕劑的緩蝕效率比較50-52
• 4.2 四種有機(jī)緩蝕劑分子的吸附行為比較52-54
• 4.3 四種有機(jī)緩蝕劑的量子化學(xué)計(jì)算54-56
• 4.4 腐蝕形貌分析比較56-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 5 結(jié)論與展望60-64
• 5.1 結(jié)論60-61
• 5.2 展望61-64
• 致謝64-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 附錄72
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄72
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目72

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