【摘要】：銅及銅合金具有廣泛的應(yīng)用,但在含有SO2、H2S和Cl2的氣體介質(zhì)中以及在氨、銨鹽、氯化物等溶液中容易被強(qiáng)烈腐蝕。在眾多防腐蝕措施中,添加緩蝕劑因其具有諸多優(yōu)點(diǎn)而成為當(dāng)前最為有效的防腐蝕方法之一。本文以咪唑(IMD)、三氮唑(TRI)、苯并咪唑(BIMD)和苯并三氮唑(BTA)緩蝕劑分子為研究對(duì)象,從實(shí)驗(yàn)和理論模擬兩方面研究了緩蝕劑的緩蝕性能及其吸附機(jī)理。首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法得到了四種緩蝕劑的緩蝕效率,然后進(jìn)一步分析了其緩蝕劑類(lèi)型并建立吸附等溫模型;其次,通過(guò)分析四種緩蝕劑分子的全局活性參數(shù),建立其緩蝕效率與全局活性參數(shù)之間的關(guān)系;再次,通過(guò)分析四種緩蝕劑分子的局部活性參數(shù),明確其局部活性位點(diǎn);最后,通過(guò)建立中性和質(zhì)子化形式緩蝕劑分子在Cu表面的吸附模型,分析分子和金屬表面的電子結(jié)構(gòu)參數(shù),得到緩蝕劑分子與Cu表面之間的微觀吸附機(jī)理。研究結(jié)果如下:實(shí)驗(yàn)研究得到四種緩蝕劑緩蝕效率由高到低順序?yàn)?苯并三氮唑苯并咪唑三氮唑咪唑,四種緩蝕劑均為混合抑制型緩蝕劑,在銅表面的吸附符合Langmuir吸附模型,且既有物理吸附,又有化學(xué)吸附;四種緩蝕劑的前線軌道均分布在分子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)上,且分子中各原子親電活性中心和親核活性中心主要集中在分子中的雜原子N上。四種緩蝕劑分子的全局活性參數(shù)親電指數(shù)ω與緩蝕劑緩蝕效率相關(guān)性均較好,說(shuō)明緩蝕劑緩蝕效率值與上述全局反應(yīng)活性參數(shù)值有關(guān),可用上述參數(shù)值預(yù)測(cè)緩蝕劑緩蝕效率;四種緩蝕劑分子均可在金屬表面發(fā)生化學(xué)吸附和物理吸附,且具有雙環(huán)結(jié)構(gòu)的苯并咪唑和苯并三氮唑吸附能要大于單環(huán)結(jié)構(gòu)的咪唑和三氮唑,這與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的緩蝕劑的緩蝕效率一致。緩蝕劑分子與銅表面之間的化學(xué)吸附通過(guò)緩蝕劑分子中的N原子與Cu原子之間形成化學(xué)鍵,且所形成的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵,N原子與Cu原子之間的成鍵是N原子的s、p軌道雜化以及N原子的p軌道與Cu原子d軌道的相互作用所致;緩蝕劑在Cu表面的物理吸附包括范德瓦爾斯力相互作用和靜電相互作用。
[Abstract]:Copper and copper alloys are widely used, but they are easy to be corroded strongly in gas medium containing SO2,H2S and Cl2 and in ammonia, ammonium salt, chloride and other solutions. Among the many anticorrosive measures, the addition of corrosion inhibitor has become one of the most effective corrosion prevention methods because of its many advantages. In this paper, imidazole (IMD), triazolium (TRI), benzimidazole (BIMD) and benztriazole (BTA) inhibitor molecules were used as the research objects. The inhibition performance and adsorption mechanism of the inhibitor were studied from the aspects of experimental and theoretical simulation. The corrosion inhibition efficiency of the four inhibitors was obtained by the experimental method, and then the types of the inhibitors were analyzed and the adsorption isothermal model was established. Secondly, the global activity parameters of the four inhibitors were analyzed. The relationship between the inhibition efficiency and the global active parameters is established. Thirdly, by analyzing the local activity parameters of the four inhibitor molecules, the local active sites are determined. By establishing the adsorption model of neutral and protonated inhibitor molecules on Cu surface, the electronic structure parameters of molecular and metal surfaces are analyzed, and the microscopic adsorption mechanism between inhibitor molecule and Cu surface is obtained. The results are as follows: the corrosion inhibition efficiency of the four inhibitors from high to low order is: benztriazole benzimidazole triazolidazole, four corrosion inhibitors are mixed inhibitor, the adsorption on the surface of copper accords with Langmuir adsorption model. The frontier orbitals of the four corrosion inhibitors are distributed in the ring structure of the molecule, and the electrophilic active centers and nucleophilic active centers of the molecules are mainly concentrated on the heteratomic N in the molecules. The electrophilic index 蠅 of the four kinds of corrosion inhibitor molecules has a good correlation with the corrosion inhibition efficiency of the corrosion inhibitor, which indicates that the corrosion inhibition efficiency of the corrosion inhibitor is related to the global reactive activity parameter, and the corrosion inhibition efficiency can be predicted by the above parameters. The chemisorption and physical adsorption of the four inhibitor molecules on the metal surface were observed, and the adsorption energy of benzimidazole and benztriazole with double ring structure was higher than that of imidazole and triazole with monocyclic structure. This is consistent with the corrosion inhibition efficiency measured experimentally. The chemisorption between the inhibitor molecule and the copper surface forms a chemical bond between the N atom and the Cu atom in the inhibitor molecule. The chemical bonds formed are due to the interaction between N atom and Cu atom and the interaction between Cu atom d orbital and P orbital of N atom. The results are as follows: (1) the covalent bond between N atom and Cu atom is due to the Schip orbital hybridization of N atom and the interaction of P orbital of N atom with d orbital of Cu atom. The physical adsorption of corrosion inhibitor on Cu surface includes van der Waals force interaction and electrostatic interaction.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.42

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王浪云,涂江平,楊友志,張孝彬,陳衛(wèi)祥,盧煥明;多壁納米碳管/Cu基復(fù)合材料的摩擦磨損特性[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2001年03期

2 李少旦;黎明強(qiáng);蒙進(jìn)懷;唐石伏;;膠束增敏熒光分析法測(cè)定痕量Cu[J];微量元素與健康研究;2006年01期

3 馬建華;;琥珀酸-殼聚胺-Cu(Ⅱ)配合物清除超氧陰離子自由基的性能[J];應(yīng)用化學(xué);2008年09期

4 王文華;趙林;閻波;譚欣;賀博;潘志云;;濃度及冷凍-解凍處理對(duì)CuCl_2水溶液中Cu~(2+)區(qū)域結(jié)構(gòu)的影響[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2010年02期

5 張淑華,蔣毅民;Cu(Ⅱ)-�；撬峥s水楊醛席夫堿配合物的合成及晶體結(jié)構(gòu)[J];無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2002年05期

6 李國(guó)俊，，師春生，馬鐵軍，方洞浦，李家俊，姚家鑫;鍍Cu碳?xì)郑h(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的研制[J];材料研究學(xué)報(bào);1996年04期

7 孟凡順;趙星;李久會(huì);;B摻入CuΣ5晶界間隙位性質(zhì)的第一性原理研究[J];物理學(xué)報(bào);2013年11期

8 徐元植,俞琳華;載體上Cu~(2+)離子及其吸附的含氮化合物的電子自旋共振波譜研究[J];催化學(xué)報(bào);1981年03期

9 潘鼎,李建明,潘婉蓮,吳宗銓;Cu鹽對(duì)聚丙烯腈預(yù)氧化纖維增強(qiáng)作用研究[J];合成纖維;1990年05期

10 楊江江;龍健;李娟;吳迪;劉方;廖洪凱;韓爽;;煤礦廢水對(duì)煤矸石及周?chē)r(nóng)田土壤中Cu形態(tài)變化的影響[J];貴州農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年09期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 任雪梅;譚小麗;楊世通;陳長(zhǎng)倫;王祥科;;靜態(tài)法和密度泛函理論計(jì)算研究放射性核素~(64)Cu(Ⅱ)和磷酸鹽在氧化鋁上的相互作用[A];第十一屆全國(guó)核化學(xué)與放射化學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文摘要集[C];2012年

2 李偉生;羅建;陳忠寧;;一種對(duì)Cu~(2+)具有靈敏性識(shí)別的磁共振成像造影劑的研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第08分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 張淑華;鐘凡;蘭翠玲;鐘新仙;蔣毅民;;雙核Cu(Ⅱ)-牛磺酸縮水楊醛席夫堿配合物的合成及晶體結(jié)構(gòu)[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第八屆多元絡(luò)合物會(huì)議論文[C];2002年

4 肖昕;張雙;孫宗連;于文超;;抽穗期小麥中Cu的亞細(xì)胞分布[A];十一五農(nóng)業(yè)環(huán)境研究回顧與展望——第四屆全國(guó)農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

5 蔣艷紅;馬少健;林美群;;高爐渣對(duì)Cu~(2+)的吸附性能研究[A];第十二屆全國(guó)粉體工程及礦產(chǎn)資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用學(xué)術(shù)研討會(huì)專(zhuān)輯[C];2006年

6 孫宗連;肖昕;張雙;王倩;胡飛;;小麥生長(zhǎng)周期中土壤Cu的分布與遷移實(shí)驗(yàn)研究[A];中國(guó)毒理學(xué)會(huì)環(huán)境與生態(tài)毒理學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第二屆學(xué)術(shù)研討會(huì)暨中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)與基準(zhǔn)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)2011年學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集[C];2011年

7 劉泊良;張迎周;張玉軍;許元棟;;改性碳納米管的制備及吸附重金屬離子(Cu~(2+))的研究[A];河南省化學(xué)會(huì)2012年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2012年

8 楊柯利;劉全生;智科端;宋銀敏;姚海波;;相轉(zhuǎn)移法制備Cu納米粒子及其表征[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第12分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

9 朱啟紅;夏紅霞;;EDTA去除土壤中Cu~(2+)的優(yōu)化[A];第三屆全國(guó)農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

10 成曉龍;崔永萍;陳彥球;張喜忠;;不同水平維生素E和β-胡蘿卜素對(duì)Cu~(2+)氧化修飾低密度脂蛋白的影響[A];達(dá)能營(yíng)養(yǎng)中心青年科學(xué)工作者論壇優(yōu)秀論文集2000年第4期[C];2000年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 阿布都熱西提·阿布力克木;Cu(I)/bpy催化的原子遷移自由基加成反應(yīng)和Au(I)/手性磷酸的接力催化反應(yīng)研究[D];西北大學(xué);2015年

2 于楊;用于順酐常壓氣相加氫制備γ-丁內(nèi)酯的Cu基催化劑的研究[D];華東理工大學(xué);2014年

3 龍於洋;生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)中重金屬Cu和Zn的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2009年

4 劉慶冬;HSLA鐵素體鋼中Cu析出強(qiáng)化和奧氏體韌化的原子探針層析技術(shù)研究[D];上海大學(xué);2012年

5 王丹丹;蚯蚓及蚓糞對(duì)植物修復(fù)Cu、Zn污染土壤的影響[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

6 張彥;太湖溶解性有機(jī)質(zhì)對(duì)Cu的形態(tài)及生物有效性的影響[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2013年

7 刁小瓊;Cu（Ⅰ）催化的碳氮鍵偶聯(lián)及其在合成雜環(huán)化合物中的應(yīng)用研究[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

8 劉新芳;含N，P配體的Cu（Ⅰ）配合物的制備及性質(zhì)研究[D];江南大學(xué);2012年

9 馬良財(cái);Cu納米線結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的第一性原理研究[D];陜西師范大學(xué);2013年

10 徐勤松;黑藻對(duì)水體Cd、Cu、Zn污染的反應(yīng)機(jī)制研究[D];南京師范大學(xué);2004年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 曹碩;基于氮氮雙鍵異構(gòu)化機(jī)制的新型Cu~(2+)熒光分子探針[D];蘭州大學(xué);2015年

2 魏婷;高熵合金增強(qiáng)Cu基復(fù)合材料的研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2015年

3 張琳;Cu(Ⅰ)基咪唑類(lèi)離子液體用于丙烯和丙烷的分離[D];北京化工大學(xué);2015年

4 張偉博;Zn、Cu摻雜AlN納米結(jié)構(gòu)的制備及發(fā)光性能的研究[D];蘭州大學(xué);2015年

5 陳永恩;完全液相法制備Cu基乙醇合成催化劑的研究[D];太原理工大學(xué);2014年

6 鄧玉丹;Cu基三元合金納米化學(xué)鍍層的制備與表征[D];湖南師范大學(xué);2015年

7 雷雯瑞;菲降解細(xì)菌PHE-1和PHE-2對(duì)Cu、Cd耐性的差異的研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

8 陳雪;Cu(Ⅱ)協(xié)同酒石酸/草酸光催化降解偶氮染料甲基橙的研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

9 許蓉;Cu，Zn離子注入SiO_2納米顆粒合成及不同氣氛熱穩(wěn)定性研究[D];天津大學(xué);2013年

10 陳鵬真;Cu-分子篩催化劑上活性位及氧化羰基反應(yīng)機(jī)理研究[D];天津大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2260546