盐酸介质中咪唑类离子液体对金属的缓蚀性能及机理研究

发布时间：2017-05-19 07:05

  本文关键词：盐酸介质中咪唑类离子液体对金属的缓蚀性能及机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：咪唑类离子液体因具有合成工艺简单,性质稳定,良好的导电性以及绿色环保等特点,在有机合成、催化反应、以及电化学等领域有着广泛的应用。然而,其作为缓蚀剂在金属防护方面的应用研究相对较少,尤其是1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([HMIM]BF_4)和1-己基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([HMIM]HSO_4)两种离子液体作为7075铝合金(AA 7075)、70碳钢及304不锈钢(304 SS)三种金属的缓蚀剂未见报道。因此,本论文以这两种咪唑类离子液体作为缓蚀剂,采用失重法、极化曲线法及交流阻抗法,分别研究它们在1.0 mol·L-1HCl溶液中对7075铝合金(AA 7075)、70碳钢及304不锈钢(304 SS)的缓蚀性能及机理。相关研究内容及结论如下:1.0 mol·L-1的HCl溶液中,[HMIM]BF_4及[HMIM]HSO_4对AA7075、70碳钢及304 SS均具有良好的缓蚀性能,且同一浓度下,[HMIM]HSO_4对这三种金属的缓蚀效率均高于[HMIM]BF_4的缓蚀效率。在研究的浓度范围内,这两种离子液体对三种金属的缓蚀效率均随着浓度的增加而提高,[HMIM]BF_4对这三种金属的最高缓蚀效率可分别达到90.5%、92.7%及93.3%,[HMIM]HSO_4的最高缓蚀效率分别为95.1%、94.4%及96.7%。动极化曲线结果表明这两种缓蚀剂既能抑制阳极的金属溶解反应,也能抑制阴极的析氢反应,属于混合型缓蚀剂。通过SEM观察显示,加入两种离子液体之后的体系中,金属试样的表面更光滑平整,证实了这两种离子液体对这三种金属均具有良好的缓蚀效果。通过计算分析吸附反应中的标准吉布斯自由能?Gads、标准吸附焓?Hads以及这三种金属在腐蚀介质中发生腐蚀反应的活化能Ea,发现[HMIM]BF_4及[HMIM]HSO_4在AA 7075、70碳钢及304 SS表面的吸附均满足Langmuir吸附等温式,吸附类型均是以物理吸附为主的混合吸附。此外,计算结果还表明,两种离子液体在这三种金属中任一种金属表面吸附反应中对应的?Gads及?Hads值均非常相近,暗示吸附作用主要是由离子液体中的阳离子引起,而阴离子对吸附作用的影响较小。通过分析金属在盐酸中的腐蚀机理,结合[HMIM]BF_4及[HMIM]HSO_4的分子结构特性,探讨了两种缓蚀剂的缓蚀机理,并且绘出相关的吸附示意图。
【关键词】：HCl 缓蚀剂 离子液体 电化学方法 吸附特性
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.42
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 金属材料的腐蚀及防护11-13
• 1.1.1 金属材料腐蚀的概念11
• 1.1.2 金属材料腐蚀的分类11-12
• 1.1.3 金属材料腐蚀的危害12
• 1.1.4 金属材料腐蚀的防护12-13
• 1.2 缓蚀剂13-19
• 1.2.1 缓蚀剂的概念与分类13-14
• 1.2.2 缓蚀剂的作用机理14-15
• 1.2.3 缓蚀剂的发展历史与趋势15-19
• 1.3 离子液体19-21
• 1.3.1 离子液体的概念和种类19-20
• 1.3.2 离子液体的性质20-21
• 1.3.3 离子液体的应用21
• 1.4 离子液体缓蚀剂的研究进展21-23
• 1.5 本论文的研究意义及内容23-25
• 1.5.1 研究意义23-24
• 1.5.2 研究内容24-25
• 第二章 离子液体的合成与表征25-30
• 2.1 引言25-26
• 2.2 1-己基3甲基咪唑四氟硼酸盐（[HMIM]BF_4）的合成与表征26-28
• 2.2.1 实验试剂26
• 2.2.2 实验仪器26
• 2.2.3 实验方法26-27
• 2.2.4 目标产物[HMIM]BF_4离子液体的表征27-28
• 2.3 1-己基3甲基咪唑硫酸氢盐（[HMIM]HSO_4）的合成与表征28-29
• 2.3.1 实验试剂28
• 2.3.2 实验仪器28
• 2.3.3 实验方法28
• 2.3.4 目标产物[HMIM]HSO_4离子液体的表征28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 HCl溶液中[HMIM]BF_4及[HMIM]HSO_4对7075铝合金的缓蚀性能及机理研究30-48
• 3.1 引言30-31
• 3.2 实验材料与仪器31
• 3.2.1 实验材料31
• 3.2.2 实验仪器31
• 3.3 实验方法31-33
• 3.3.1 失重法32-33
• 3.3.2 电化学测试方法33
• 3.3.4 SEM观察33
• 3.4 实验结果与分析33-44
• 3.4.1 [HMIM]BF_4及[HMIM]HSO_4离子液体对7075铝合金的缓蚀性能33-38
• 3.4.2 [HMIM]BF_4及[HMIM]HSO_4在7075铝合金表面的吸附特性38-43
• 3.4.3 扫描电镜观察43-44
• 3.5 [HMIM]BF_4及[HMIM]HSO_4对7075铝合金的缓蚀机理44-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 HCl溶液中[HMIM]BF_4及[HMIM]HSO_4对70碳钢的缓蚀性能及机理研究48-62
• 4.1 引言48-49
• 4.2 实验方法49
• 4.3 实验结果与分析49-58
• 4.3.1 [HMIM]BF_4及[HMIM]HSO_4离子液体对70碳钢的缓蚀性能49-53
• 4.3.2 [HMIM]BF_4及[HMIM]HSO_4在70碳钢表面的吸附特性53-57
• 4.3.3 扫描电镜观察57-58
• 4.4 [HMIM]BF_4及[HMIM]HSO_4对70碳钢的缓蚀机理58-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第五章 HCl溶液中[HMIM]BF_4及[HMIM]HSO_4对304不锈钢的缓蚀性能及机理研究62-75
• 5.1 引言62
• 5.2 实验方法62-63
• 5.3 实验结果与分析63-72
• 5.3.1 [HMIM]BF_4及[HMIM]HSO_4离子液体对304不锈钢的缓蚀性能63-67
• 5.3.2 [HMIM]BF_4及[HMIM]HSO_4在304不锈钢表面的吸附特性67-71
• 5.3.3 扫描电镜观察和分析71-72
• 5.4 [HMIM]BF_4及[HMIM]HSO_4对304不锈钢的缓蚀机理72-74
• 5.5 本章小结74-75
• 第六章 结论75-76
• 参考文献76-84
• 攻读硕士期间公开发表的论文及其他成果84-85
• 致谢85

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本文编号：377997