新型含氮类有机分子缓蚀行为的电化学与分子模拟研究

发布时间：2021-05-24 21:11

　　有效防治钢铁、铜等金属材料在严酷环境下如酸、海水溶液中被腐蚀是关系到国计民生的重大战略,因此发展新型绿色、高效有机缓蚀剂是化学工程与技术领域的重要研究方向之一。本论文通过系统的电化学测试和形貌表征等方法深入探讨了多种新型含氮有机分子对钢铁、铜的缓蚀性能及机理,并结合分子模拟技术,从原子/分子尺度上阐明了金属腐蚀-缓蚀过程中关键的物理和化学机制,为发展新型有机缓蚀剂提供了理论指导作用。本论文的主要研究工作如下:（1）通过失重法、动电位极化曲线、电化学阻抗谱研究了吲唑和5-氨基吲唑在3.0 wt%NaCl溶液中对铜的缓蚀效果,并用扫描电镜进行了形貌观察。实验结果表明,5-氨基吲唑为混合型缓蚀剂,而吲唑为“谦逊的”阴极型缓蚀剂,且5-氨基吲唑拥有比吲唑更优异的缓蚀性能。另外,通过密度泛函理论（DFT）获得了一系列量子化学参数,包括最低空分子轨道能量、最高占据分子轨道能量、能隙、偶极矩等,并采用分子动力学模拟（MD）给出了两种分子在铜表面的稳定吸附构型。理论模拟的结果与实验结果呈现很好的一致性。（2）采用电化学方法包括动电位极化曲线、电化学阻抗谱研究了三种卤代吲唑,4-氟-1H-吲唑,4-氯-... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 缓蚀剂简介
        1.2.1 缓蚀剂的定义
        1.2.2 缓蚀剂的分类
    1.3 缓蚀剂的研究方法
        1.3.1 失重法
        1.3.2 电化学方法
        1.3.3 仪器分析方法
        1.3.4 分子模拟技术
    1.4 有机缓蚀剂的最新研究进展
        1.4.1 类海水环境中的缓蚀剂
        1.4.2 酸性介质中的缓蚀剂
    1.5 本论文的选题依据及研究内容
2 氨基取代对吲唑分子缓蚀性能的影响及机理
    2.1 研究背景
    2.2 实验方法
        2.2.1 材料与试剂
        2.2.2 失重法
        2.2.3 电化学方法
        2.2.4 扫描电镜测试
        2.2.5 量子化学计算
        2.2.6 分子动力学模拟
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 失重实验
        2.3.2 动电位极化曲线
        2.3.3 电化学阻抗谱
        2.3.4 吸附等温方程
        2.3.5 形貌分析
        2.3.6 量子化学分析
        2.3.7 分子动力学模拟分析
    2.4 本章小结
3 类海水环境中卤素取代对吲唑分子缓蚀性能的影响及机理
    3.1 研究背景
    3.2 实验方法
        3.2.1 材料与试剂
        3.2.2 电化学方法
        3.2.3 形貌测试
        3.2.4 分子模拟
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 动电位极化曲线
        3.3.2 电化学阻抗谱
        3.3.3 吸附等温方程
        3.3.4 形貌分析
        3.3.5 量子化学分析
        3.3.6 分子动力学模拟分析
    3.4 本章小结
4 硫酸介质中卤素取代对吲唑分子缓蚀性能的影响及机理
    4.1 研究背景
    4.2 实验方法
        4.2.1 材料与试剂
        4.2.2 电化学方法
        4.2.3 形貌测试
        4.2.4 分子模拟
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 动电位极化曲线
        4.3.2 电化学阻抗谱
        4.3.3 形貌分析
        4.3.4 量子化学分析
        4.3.5 分子动力学模拟分析
    4.4 本章小结
5 四种不同链长的咪唑基离子液体对铜在硫酸中的缓蚀性能及机理
    5.1 研究背景
    5.2 实验方法
        5.2.1 材料与试剂
        5.2.2 电化学方法
        5.2.3 形貌测试
        5.2.4 分子模拟
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 动电位极化曲线
        5.3.2 电化学阻抗谱
        5.3.3 吸附等温方程
        5.3.4 形貌分析
        5.3.5 量子化学分析
        5.3.6 分子动力学模拟分析
    5.4 本章小结
6 银杏叶提取剂对X70 钢在盐酸中的缓蚀性能及机理
    6.1 研究背景
    6.2 实验方法
        6.2.1 提取剂制备
        6.2.2 材料与试剂
        6.2.3 电化学方法
        6.2.4 形貌测试
        6.2.5 量子化学计算
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 红外光谱分析
        6.3.2 电化学阻抗谱
        6.3.3 动电位极化曲线
        6.3.4 吸附等温方程
        6.3.5 形貌分析
        6.3.6 量子化学分析
        6.3.7 零电荷电位与缓蚀机理分析
    6.4 本章小结
7 总结与展望
    7.1 主要结论
    7.2 创新点
    7.3 工作展望
参考文献
附录
    A.作者在攻读博士学位期间发表的论文及专著目录
    B.作者在攻读博士学位期间主持和参加科研项目情况
    C.作者在攻读博士学位期间获奖情况
    D.学位论文数据集
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]碳钢焊缝在混凝土孔隙液中的优先腐蚀行为与亚硝酸盐缓蚀剂作用效果[J]. 刘梁,徐云泽,王晓娜,贺丽敏,黄一.  材料导报. 2017(18)
[2]磷酸盐类缓蚀剂对给水管网铁释放的控制作用[J]. 米子龙,张晓健,王洋,陈超,顾军农.  中国给水排水. 2013(23)
[3]钨酸盐做海水缓蚀剂可行性研究状况[J]. 吕桂双,芮玉兰,柳鑫华,梁英华.  清洗世界. 2006(07)
[4]钼酸钠和三乙醇胺对铜的缓蚀作用[J]. 王昕,张春丽.  腐蚀科学与防护技术. 2004(01)
[5]多元醇磷酸酯及重铬酸钾缓蚀剂对金属缓蚀作用的对比研究[J]. 王清,黄清陶.  腐蚀与防护. 1987(04)
[6]缓蚀剂[J]. 邓景发.  化学世界. 1964(06)



本文编号：3204871