本文關(guān)鍵詞：苯并咪唑類緩蝕劑緩蝕機(jī)理的理論研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 采用量子化學(xué)計(jì)算和分子動(dòng)力學(xué)模擬相結(jié)合的方法系統(tǒng)研究了苯并咪唑、2-甲基苯并咪唑、2-氨基苯并咪唑和2-巰基苯并咪唑等4種緩蝕劑分子的結(jié)構(gòu)特征、在金屬表面的吸附過(guò)程以及腐蝕介質(zhì)在分子膜中的擴(kuò)散行為,并結(jié)合分子抑制HCl對(duì)碳鋼腐蝕的性能進(jìn)而分析其緩蝕作用機(jī)理,為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型有機(jī)緩蝕劑提供理論指導(dǎo)。 采用密度泛函理論中的B3LYP方法,應(yīng)用PCM模型,在6-31G*基組水平上對(duì)研究分子進(jìn)行幾何優(yōu)化,并在同一基組水平上計(jì)算分子的全局變量和局部變量等參數(shù),以分析分子的反應(yīng)活性和構(gòu)效關(guān)系。計(jì)算結(jié)果表明,4種分子均為存在共軛體系的平面分子,其中2-巰基苯并咪唑具有較強(qiáng)的反應(yīng)活性,其S原子為主要的吸附中心。2-氨基苯并咪唑官能團(tuán)和咪唑環(huán)上含有雙鍵的N原子為兩個(gè)親電攻擊中心,可在金屬表面形成雙中心吸附,對(duì)于其它2種分子,其反應(yīng)活性區(qū)域主要集中在苯并咪唑環(huán)上。通過(guò)分子的構(gòu)效關(guān)系分析,分子的最高占有軌道能量(EHOMO)越大,其緩蝕性能越好,分子的能帶(ΔE)、硬度(η)、偶極距(μ)越大,其緩蝕性則反之。為了進(jìn)一步闡明2-巰基苯并咪唑緩蝕作用機(jī)理,運(yùn)用Material Studio4.0軟件中的Dmol3模塊研究了2-巰基苯并咪唑在金屬Fe表面上的吸附、電荷分布和態(tài)密度等相關(guān)數(shù)據(jù),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定此分子對(duì)A3鋼在6%濃度鹽酸腐蝕環(huán)境中的緩蝕性,其空心吸附為主要的吸附方位,分子與Fe形成配位鍵,抑制Fe的電子轉(zhuǎn)移。其緩蝕效率達(dá)94.8%,在0.05%-0.1%濃度段緩蝕率最高,根據(jù)塔菲爾曲線得出2-巰基苯并咪唑是一種陰極保護(hù)型緩蝕劑,這與理論計(jì)算一致。 運(yùn)用分子模擬軟件Material Studio 4.0軟件中的Discover模塊,在NVT系綜和COMPASS力場(chǎng)下,分別研究4種苯并咪唑類緩蝕劑分子在真空、水介質(zhì)兩種環(huán)境下的單分子吸附和Cl-、H+在分子膜中的擴(kuò)散行為。結(jié)果表明,真空中4種分子的吸附主要為平行吸附,其與Fe面的吸附能越大,緩蝕效率越好,在水介質(zhì)環(huán)境中,水對(duì)分子的吸附方位影響很大,2-巰基苯并咪唑以其S原子為主要的吸附中心,吸附角約為65o,2-氨基苯并咪唑以官能團(tuán)和咪唑環(huán)上含有雙鍵的N原子為兩個(gè)吸附點(diǎn),吸附角約為20o。對(duì)于其它2種分子以苯并咪唑環(huán)面平行吸附,這一結(jié)果與量子化學(xué)計(jì)算結(jié)果相吻合。并且獲得腐蝕介質(zhì)離子在相應(yīng)的分子膜的擴(kuò)散系數(shù)及理論排序,結(jié)合分子成膜的自由體積探討了相互作用本質(zhì),為闡釋此類緩蝕劑的作用機(jī)理提供了可靠的理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：苯并咪唑 緩蝕劑 量子化學(xué) 分子動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TG174.42
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 前言10-29
• 1.1 緩蝕劑科技的發(fā)展歷史10-12
• 1.2 緩蝕機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究方法及現(xiàn)代表面分析技術(shù)12-15
• 1.2.1 緩蝕機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究方法12-13
• 1.2.2 現(xiàn)代表面分析技術(shù)13-15
• 1.3 緩蝕機(jī)理的計(jì)算機(jī)模擬研究方法15-17
• 1.3.1 量子化學(xué)計(jì)算方法15-16
• 1.3.2 分子動(dòng)力學(xué)模擬方法16-17
• 1.4 有機(jī)緩蝕劑的計(jì)算模擬研究現(xiàn)狀17-22
• 1.4.1 緩蝕劑分子的量化參數(shù)與緩蝕性能的關(guān)系17-20
• 1.4.2 結(jié)合腐蝕過(guò)程的緩蝕劑量子化研究20-21
• 1.4.3 緩蝕劑的吸脫附與緩蝕模型21-22
• 1.5 苯并咪唑類緩蝕劑研究現(xiàn)狀22-27
• 1.5.1 苯并咪唑緩蝕劑的結(jié)構(gòu)23
• 1.5.2 苯并咪唑緩蝕劑的性能研究23-24
• 1.5.3 苯并咪唑緩蝕劑的緩蝕機(jī)理研究24-27
• 1.5.4 緩蝕機(jī)理的計(jì)算機(jī)模擬研究展望27
• 1.6 本論文的研究工作27-29
• 第二章 理論方法與計(jì)算軟件簡(jiǎn)介29-37
• 2.1 理論方法29-35
• 2.1.1 密度泛函理論（DFT）29-31
• 2.1.2 B3LYP方法31
• 2.1.3 前線軌道理論31-32
• 2.1.4 自然鍵軌道（NBO）理論32
• 2.1.5 分子動(dòng)力學(xué)模擬方法32-35
• 2.2 Gaussian和Material Studio軟件簡(jiǎn)介35-37
• 2.2.1 Gaussian軟件簡(jiǎn)介35-36
• 2.2.2 Material Studio軟件簡(jiǎn)介36-37
• 第三章 苯并咪唑及其衍生物緩蝕性能的理論評(píng)價(jià)研究37-46
• 3.1 引言37-38
• 3.2 理論計(jì)算38
• 3.3 計(jì)算結(jié)果與討論38-44
• 3.3.1 溶劑條件下分子結(jié)構(gòu)38-39
• 3.3.2 全局反應(yīng)活性39-40
• 3.3.3 緩蝕劑分子的反應(yīng)活性位點(diǎn)40-42
• 3.3.4 分子量子化學(xué)參數(shù)與緩蝕劑緩蝕性的關(guān)系42-43
• 3.3.5 分子動(dòng)力學(xué)模擬43-44
• 3.4 結(jié)論44-46
• 第四章 苯并咪唑類緩蝕劑在Fe(001)面吸附的MD研究46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 模型建立和計(jì)算方法46-47
• 4.2.1 模型建立46-47
• 4.2.2 計(jì)算方法47
• 4.3 結(jié)果與討論47-52
• 4.3.1 模擬體系的平衡47-48
• 4.3.2 緩蝕劑分子與Fe(001)面的吸附能48-52
• 4.3.3 緩蝕劑分子在Fe面吸附方位52
• 4.4 結(jié)論52-54
• 第五章 腐蝕介質(zhì)在緩蝕劑保護(hù)膜中擴(kuò)散行為的MD研究54-62
• 5.1 引言54-55
• 5.2 理論計(jì)算55-56
• 5.2.1 模型建立55
• 5.2.2 計(jì)算方法55-56
• 5.3 結(jié)果與討論56-61
• 5.3.1 有機(jī)緩蝕劑分子在Fe表面吸附成膜56-57
• 5.3.2 離子與分子膜相互作用能量57-58
• 5.3.3 Cl~- 、H~+在緩蝕劑保護(hù)膜中的擴(kuò)散行為58-59
• 5.3.4 緩蝕劑分子膜的自由體積59-61
• 5.4 結(jié)論61-62
• 第六章 2-巰基-苯并咪唑分子緩蝕機(jī)理的理論研究62-69
• 6.1 引言62
• 6.2 實(shí)驗(yàn)方法和理論計(jì)算62-64
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)方法62-63
• 6.2.2 模型建立與計(jì)算方法63-64
• 6.3 結(jié)果與討論64-68
• 6.3.1 室溫下緩蝕劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化對(duì)緩蝕劑緩蝕效率的影響64
• 6.3.2 穩(wěn)態(tài)極化曲線的測(cè)定64-65
• 6.3.3 分子在Fe(001)面上穩(wěn)定的吸附位置65
• 6.3.4 電子結(jié)構(gòu)分析65-68
• 6.4 結(jié)論68-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻(xiàn)70-77
• 論文發(fā)表情況77-78
• 致謝78

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 羅紅;康永;;淺析咪唑啉類緩蝕劑對(duì)CO_2/H_2S腐蝕抑制作用[J];清洗世界;2011年07期

2 康永;羅紅;;咪唑啉類緩蝕劑對(duì)CO_2/H_2S腐蝕抑制作用研究進(jìn)展[J];精細(xì)石油化工進(jìn)展;2011年09期

3 康永;;咪唑啉類緩蝕劑腐蝕抑制作用[J];石油化工腐蝕與防護(hù);2012年01期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 吳振玉;Gemini表面活性劑在酸性溶液中對(duì)金屬的緩蝕性能研究[D];中南大學(xué);2011年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 梅其政;兩種環(huán)境友好型酸洗緩蝕劑的復(fù)配和性能研究[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2009年

2 秦婷婷;自組裝膜對(duì)銅在鹽酸介質(zhì)中緩蝕作用的研究[D];西南大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：苯并咪唑類緩蝕劑緩蝕機(jī)理的理論研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號(hào)：297646