含氨基酸酰胺类缓蚀剂的合成及性能评价

发布时间：2017-10-16 09:50

  本文关键词：含氨基酸酰胺类缓蚀剂的合成及性能评价

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【摘要】：碳钢在石油和化工行业应用广泛,碳钢的腐蚀与防护是困扰石油和化工行业发展的重要问题。应用缓蚀剂是目前应对碳钢腐蚀的有效手段,开发低毒、环保的缓蚀剂是未来该领域的重要研究方向。现阶段有机缓蚀剂中氨基酸缓蚀剂由于其对环境友好、成本低廉等优点被广泛应用。因此,本文选取三种不同的天然氨基酸：甘氨酸、蛋氨酸和组氨酸,设计在其分子结构上添加吸附位点和疏水长链,合成氨基酸衍生物,并对比氨基酸及其衍生物对碳钢的缓蚀性能,所得到的研究内容如下：合成了三种环境友好的氨基酸衍生物,并用红外光谱和核磁共振氢谱对三种衍生物进行结构表征。采用失重法、电化学方法、扫描电镜等实验室方法对三种天然氨基酸及其衍生物在3 wt%的NaCl溶液条件下对N80碳钢的缓蚀效果进行评价。结果显示,氨基酸及其衍生物的缓蚀效率都是随着缓蚀剂加量的增加而增加,三种氨基酸衍生物的缓蚀效果都要优于天然氨基酸。极化曲线测试结果表明三种天然氨基酸及其衍生物缓蚀剂都是混合型缓蚀剂,缓蚀剂腐蚀电流随着添加量的增加而降低。通过扫描电镜SEM、X射线能谱EDS、X光电子能谱XPS分析钢片表面表明三种氨基酸衍生物在钢片表面吸附形成一层致密、稳固的有机保护膜,而三种天然氨基酸在钢片表面吸附能力较弱。吸附模型拟合和吸附热力学计算表明三种氨基酸及其衍生物在N80钢表面的吸附均符合Langmiur吸附等温式,吸附方式都是以化学吸附为主的物理化学共同吸附作用。利用量子化学理论研究了氨基酸及其衍生物缓蚀剂分子在金属表面的吸附机理,证明缓蚀剂分子主要是依靠分子中的酰胺键、双苯环部分、杂环部分等吸附位点吸附在金属表面,同时发现缓蚀剂的缓蚀效率与反应活性和吸附位点相关,反应活性越高、吸附位点越多缓蚀效果越好,而改性后的氨基酸衍生物反应活性均高于天然氨基酸,与实验室评价方法相统一,最后利用缓蚀剂分子的原子电荷和Fukui函数分析出缓蚀剂分子在金属表面的具体吸附过程。
【关键词】：氨基酸 缓蚀剂 多吸附位点 量子化学计算
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.42
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 缓蚀剂概述9-13
• 1.2.1 缓蚀剂定义9
• 1.2.2 缓蚀剂的分类9
• 1.2.3 缓蚀剂的研究方法9-13
• 1.3 本课题研究进展13-15
• 1.4 本课题问题的提出15
• 1.5 本课题的研究内容15-17
• 第2章 实验技术与方法17-23
• 2.1 实验药品及仪器17
• 2.1.1 实验药品17
• 2.1.2 实验仪器17
• 2.2 实验内容17-22
• 2.2.1 试验材料及其处理方法17-18
• 2.2.2 腐蚀介质的配制18
• 2.2.3 失重法评价18
• 2.2.4 电化学方法18-19
• 2.2.5 表面形貌观察19
• 2.2.6 X射线光电子能谱分析19-20
• 2.2.7 吸附热力学研究20
• 2.2.8 理论计算20-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 甘氨酸衍生物的合成及性能评价23-37
• 3.1 引言23
• 3.2 甘氨酸衍生物的合成23-26
• 3.2.1 实验仪器与药品23-24
• 3.2.2 合成步骤24-25
• 3.2.3 产物结构25-26
• 3.3 甘氨酸及其衍生物性能评价26-35
• 3.3.1 失重测试结果与讨论26
• 3.3.2 电化学方法测试结果与讨论26-30
• 3.3.3 缓蚀表面形貌观察及讨论30-31
• 3.3.4 X射线光电子能谱结果及讨论31-32
• 3.3.5 吸附热力学研究32-33
• 3.3.6 量子化学计算33-35
• 3.4 本章小结35-37
• 第4章 蛋氨酸衍生物的合成及性能评价37-51
• 4.1 引言37
• 4.2 蛋氨酸衍生物的合成37-40
• 4.2.1 实验仪器与药品37-38
• 4.2.2 合成步骤38-39
• 4.2.3 产物结构39-40
• 4.3 蛋氨酸及其衍生物性能评价40-49
• 4.3.1 失重测试结果与讨论40-41
• 4.3.2 电化学方法测试结果与讨论41-44
• 4.3.3 缓蚀表面形貌观察及讨论44-45
• 4.3.4 X射线光电子能谱结果及讨论45-46
• 4.3.5 吸附热力学研究46-47
• 4.3.6 量子化学计算47-49
• 4.4 本章小结49-51
• 第5章 组氨酸二聚体的合成及性能评价51-65
• 5.1 引言51
• 5.2 组氨酸二聚体的合成51-54
• 5.2.1 实验仪器与药品51-52
• 5.2.2 合成步骤52-53
• 5.2.3 产物结构53-54
• 5.3 组氨酸及其二聚体性能评价54-63
• 5.3.1 失重测试结果与讨论54
• 5.3.2 电化学方法测试结果与讨论54-58
• 5.3.3 缓蚀表面形貌观察及讨论58-59
• 5.3.4 X射线光电子能谱结果及讨论59-60
• 5.3.5 吸附热力学研究60
• 5.3.6 量子化学计算60-63
• 5.4 本章小结63-65
• 第6章 结论与建议65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.2 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-73
• 攻读硕士期间发表的论文及科研成果73

【参考文献】

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1 王玉娜;聂凯斌;杨冬;姚隽e，

本文编号：1042014