氯代十六烷基吡啶及乙酰羟肟酸分子对铜缓蚀性能的研究

发布时间：2017-11-04 09:29

  本文关键词：氯代十六烷基吡啶及乙酰羟肟酸分子对铜缓蚀性能的研究

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【摘要】：由于具有良好的导电、导热性能,机械加工性能,铜及其合金在工业及生活用水管道、轮船制造业、海水淡化系统、热转换器等领域都有广泛应用,然而它们在含有CN-、Cl-、NO3-等溶液中会遭受严重的腐蚀。为了提高铜的缓蚀效率,最有效的方法是使用含N,O,S等杂原子的有机缓蚀剂,它们吸附在铜表面形成缓蚀膜。但一些常用的有机缓蚀剂有毒性,污染环境,因此,使用环境友好缓蚀剂,并探讨其与铜的作用机理成为了研究热点。近年来,吡啶及其衍生物在食品、医药、化工等许多领域被广泛应用。其中,氯代十六烷基吡啶(Hexadecylpyridinium chloride,HPC)属于含氮阳离子表面活性剂,主要用作杀菌消毒剂,通过吡啶环上的π电子作用于铜的空轨道,是一种有潜在价值的缓蚀剂分子。此外,羟肟酸一类分子也应用于医学,生物等领域,具有生物活性,抗炎,抗菌,乙酰羟肟酸(acetohydroxamic acid,AHA)是此类分子中结构最简单的,且含有一个氮原子,两个氧原子等多重吸附位点,有利于其在金属表面形成缓蚀膜。自组装单分子膜(Self-assembled monolayers,SAMs)是在基底表面形成均一整齐分子层的技术,该技术为研究缓蚀剂在金属表面的构效关系提供了一个理想的模型。同时,(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)能够提供丰富的分子振动信息,是一种可用于探究缓蚀剂分子吸附行为的高灵敏检测技术。电化学交流阻抗谱方法(Electrochemical Impedance spectroscopy,EIS)作为一种无损、灵敏的检测技术,被广泛用作缓蚀剂性能的评估。电化学极化曲线(Electrochemical electrochemical polarization curve)能够提供金属腐蚀速率和缓蚀剂防腐效率等信息,也是缓蚀研究中的一种重要手段。所以本论文利用拉曼光谱,电化学技术和其他一些方法,分别研究了不同腐蚀介质(酸性和中性溶液)中,HPC及AHA在电极表面的吸附构型和缓蚀性能。表征分子缓蚀性能的方法主要是通过电化学极化曲线、电化学阻抗。通过Langmuir等温吸附曲线得出了二者在铜表面的吸附类型。SERS用于估测AHA的吸附机制,最后,密度泛函理论(DFT)用于进一步确定最佳自组装条件下的吸附位点,论证分子吸附构象对缓蚀性能的影响。在铜的防腐研究中,更加简单常用的方法是直接将缓蚀剂加入腐蚀介质中(直接加液法),于是本论文进一步考察了采用该方法,AHA对铜的缓蚀行为,并与自组装方法进行了系统的比较。研究表明,两种缓蚀方法各有利弊:自组装方法绿色环保,自组装膜排列紧密,缓蚀效率较高,但往往需要自组装较长时间才可形成较稳定的缓蚀膜,比较耗时,且长时间接触腐蚀介质,膜不够稳定,被破坏后,不能立即得到修复。直接加样法操作方便,因腐蚀介质中含有一定量的缓蚀剂,当缓蚀膜被破坏后,可以立即自修复,对长时间接触腐蚀介质的金属能起到有效的保护作用。
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O621.2

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本文编号：1138842