噻二唑类缓蚀剂的理论研究

发布时间：2017-06-30 21:02

  本文关键词：噻二唑类缓蚀剂的理论研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传统缓蚀剂分子的设计和评估通常建立在大量的反复实验上,且具有耗时长、成本高和一定的盲目性,所以缓蚀剂的发展迫切需要理论指导。本论文以六种不同烷基链长的2-氨基-5-烷基-1,3,4-噻二唑(n=2,3,5,7,11,13)和四种2-巯基-1,3,4-噻二唑衍生物为研究对象,使用量子化学方法计算分子结构对缓蚀剂反应活性的影响,并结合分子力学和分子动力学模拟了烷基链长度对6种2-氨基-5-烷基-1,3,4-噻二唑分子缓蚀率的影响,并研究了腐蚀介质粒子在缓蚀剂膜中的扩散行为。六种烷基噻二唑分子的HOMO以及LUM O轨道的离域中心一致,基本上分布在噻二唑环以及亲水取代基氨基上,这种分布有利于分子的极性头部优先吸附在金属表面上,也有利于烷基链在金属表面形成一层致密的疏水保护膜。全局活性(能隙、电动势、硬度和软度)基本相同,说明碳链长度的变化对分子活性影响并不大,并且局部活性位点一致,其中5C、4N为亲核位点,3N.6N为亲电位点,1S为亲核亲电位点。四种2-巯基-1,3,4-噻二唑衍生物中,分子的HOMO口LUMO轨道基本都分布在巯基、噻二唑环和各自的5位取代基上。四种缓蚀剂分子的缓蚀效率大小顺序为：MPhATMATMAcATMMeAT,其中亲核位点为3N、5C、8O三个原子,亲电位点位于3N、4N、6N三个原子上,而1S和7S为亲核亲电位点。这样均匀的活性位点可使缓蚀剂与金属表面的结合更紧密,提高缓蚀效率。随着烷基链的增长,六种烷基噻二唑分子在Fe(001)表面形成的疏水保护膜越稳定,并且当烷基链长达到11时,Fe(001)表面基本被覆盖。真空条件下,噻二唑分子包括其烷基链以近似平行的取向吸附在Fe(001)表面上,并且极性头部优先吸附。在液相体系中,由于溶剂水的引入,疏水烷基链背向Fe(001)表面以一定的倾斜角度指向液相中,溶剂化作用使得非极性碳链发生一定的扭转形变,且形变随链长的增加变得明显。随着烷基链的增加,A-F分子的缓蚀效率为ABFCDE,与文献中的评价结果基本吻合。在同种噻二唑缓蚀剂膜中,H2O分子的扩散系数要明显强于粒子H3O+、HCO3-、Cl-。对于同一种粒子,当烷基链长较短时,链间的交织还不明显,因此粒子具有较大的扩散能力,当烷基链长增加到11时,分子链的交织增强,自由体积分数减小,从而较好的抑制了粒子的扩散,但这种抑制作用随着烷基链长的增加不再发生明显变化。库伦力在抑制粒子扩散的过程中起主导作用,三种正负离子与膜之间的作用要远大于H20分子；而对同一种粒子来说,烷基链越长,粒子与膜的相互作用越强,当烷基链增加到11时,相互作用能也趋于稳定不再增加。
【关键词】：噻二唑 缓蚀剂 缓蚀机理 分子模拟
【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;O626
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景及意义9
• 1.2 缓蚀剂的研究现状9-14
• 1.2.1 缓蚀剂定义9-10
• 1.2.2 有机缓蚀剂作用机理10-11
• 1.2.3 噻二唑缓蚀剂11-12
• 1.2.4 缓蚀机理的理论研究12-14
• 1.2.4.1 缓蚀剂的量子化学研究12-13
• 1.2.4.2 缓蚀剂的分子动力学研究13-14
• 1.3 研究对象和研究内容14-16
• 1.3.1 研究对象14
• 1.3.2 研究内容14-16
• 第2章 理论方法与软件介绍16-21
• 2.1 引言16
• 2.2 量子化学方法16-17
• 2.2.1 从头算法16
• 2.2.2 半经验算法16
• 2.2.3 密度泛函理论16-17
• 2.3 分子力学方法17-18
• 2.4 分子动力学18-20
• 2.5 Materials Studio软件20
• 2.6 本章小结20-21
• 第3章 噻二唑类缓蚀剂的反应活性研究21-33
• 3.1 引言21
• 3.2 量子化学计算方法21-23
• 3.2.1 前线轨道理论21
• 3.2.2 全局反应活性21-22
• 3.2.3 局部反应活性22-23
• 3.3 结果与讨论23-31
• 3.3.1 烷基噻二唑分子的分析23-27
• 3.3.1.1 烷基噻二唑分子的优化结构23-24
• 3.3.1.2 前线轨道及全局活性24-26
• 3.3.1.3 局部反应活性分析26-27
• 3.3.2 2-巯基-1,3,4-噻二唑衍生物分子的分析27-31
• 3.3.2.1 2-巯基-1,3,4-噻二唑衍生物分子的优化结构27-28
• 3.3.2.2 前线轨道及全局活性28-30
• 3.3.2.3 局部反应活性分析30-31
• 3.4 本章小结31-33
• 第4章 烷基噻二唑缓蚀剂在Fe(001)表面的吸附模拟33-45
• 4.1 引言33
• 4.2 模拟方法及步骤33-36
• 4.2.1 吸附表面的选取和构建33
• 4.2.2 分子力学模拟33-34
• 4.2.3 分子动力学模拟方法34-36
• 4.3 结果与讨论36-44
• 4.3.1 噻二唑分子在Fe(001)表面的自组装成膜36-37
• 4.3.2 真空条件下噻二唑分子在Fe(001)表面的吸附37-40
• 4.3.2.1 体系平衡37-38
• 4.3.2.2 噻二唑分子在Fe(001)表面的吸附构型38-39
• 4.3.2.3 噻二唑分子在Fe(001)表面上的吸附强度39-40
• 4.3.3 液相条件下噻二唑分子的溶解度参数40-41
• 4.3.3.1 溶解度参数计算方法40
• 4.3.3.2 溶解度参数分析40-41
• 4.3.4 液相条件下噻二唑分子在Fe(001)表面的吸附41-44
• 4.3.4.1 体系平衡41
• 4.3.4.2 噻二唑分子在Fe(001)表面的吸附构型41-42
• 4.3.4.3 噻二唑和水分子在Fe(001)表面吸附的能量分析42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第5章 腐蚀介质在噻二唑缓蚀剂膜中的扩散行为45-54
• 5.1 引言45
• 5.2 模拟方法及步骤45-46
• 5.3 结果与讨论46-53
• 5.3.1 体系平衡46-47
• 5.3.2 腐蚀介质在噻二唑缓蚀剂膜中的扩散47-49
• 5.3.3 自由体积分数49-51
• 5.3.4 腐蚀粒子与噻二唑缓蚀剂膜的相互作用51-53
• 5.4 本章小结53-54
• 第6章 结论与建议54-57
• 6.1 结论54-55
• 6.2 建议55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-63
• 攻读硕士期间发表的论文及研究成果63

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周艳芬;陈宏博;;2,5-二取代1,3,4-噻二唑的合成[J];化工中间体;2009年07期

2 胡秉方;李增民;;一些噻二唑化合物的合成(摘要)[J];农药;1984年05期

3 ;用二硫基噻二唑浮选矿石的方法[J];国外金属矿选矿;1991年12期

4 王守信;左翔;范志金;张正财;张聚方;熊丽霞;付一峰;房震;吴青君;张友军;;1,2,3-噻二唑联1,3,4-噻二唑衍生物的合成及生物活性研究[J];有机化学;2013年11期

5 钞智锋;布仁;鲁源;;5-羟基-1,3,4-噻二唑[3,2-a]并嘧啶-7-酮衍生物的绿色合成[J];化学世界;2014年04期

6 王亚平,赵青,王兴国;5-(3-吡啶)-2-芳酰氨基-1,3,4-噻二唑类化合物的合成[J];兰州大学学报;2001年02期

7 车超,毛淑芬,覃兆海;2-氨基-5-(2-氯吡啶-4-基)-1,3,4-噻二唑衍生物的合成及生物活性[J];应用化学;2002年08期

8 ;新刊导读[J];精细与专用化学品;2002年20期

9 张玉霞,周涛,马万山,张海宾,陈世锋;对二甲氨基苯甲醛缩2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑的合成[J];化学试剂;2002年02期

10 吕军文,曹顺安,楼台芳,谢学军;2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑合成方法改进[J];化学工程师;2003年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 杨金凤;曹玲华;;3-烷氧(烷硫)基-5-糖氨基-1,2,4-噻二唑的合成[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集（上册）[C];2005年

2 徐芳;朱立红;;用微型法合成1,3,4-噻二唑类席夫碱[A];微型化学实验专辑论文集[C];2004年

3 王文利;冷艳丽;魏太保;张有明;;5-(芳亚甲基氨基)-1，，3，4-噻二唑-2-硫酮的合成及阴离子识别研究[A];全国第十四届大环化学暨第六届超分子化学学术讨论会论文专辑[C];2008年

4 赵水侠;白银娟;杨秉勤;杨玲;史真;;微波辐射下1,2,4-三唑并[3,4-b]-1,3,4-噻二唑类化合物的合成[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集（下册）[C];2005年

5 张敬华;舒东;孟跃中;;新型2,5-二巯基1,3,4-噻二唑电催化剂聚3-甲氧基噻吩(英文)[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集（上集）[C];2005年

6 孙永铎;段炼;乔娟;董桂芳;王立铎;邱勇;;具有高电子、空穴迁移率的双极性萘并噻二唑衍生物[A];中国化学会第27届学术年会第12分会场摘要集[C];2010年

7 王璐;刘雷雷;张玉龙;胡普州;赵邦屯;;含噻二唑基硫桥杯[4]芳烃衍生物的合成[A];中国化学会全国第十三届大环化学暨第五届超分子化学学术讨论会论文选集[C];2006年

8 刘连委;渠桂荣;赵邦屯;;含噻二唑基杯芳烃衍生物的点击合成[A];河南省化学会2010年学术年会论文摘要集[C];2010年

9 赵卫光;刘征骁;李正名;;4-芳叉-2-(4-甲基-1,2,3-噻二唑-5-基)-5(4H)-VA唑酮的合成[A];第三届全国有机化学学术会议论文集（上册）[C];2004年

10 贺庆国;刘伟;何畅;白凤莲;;含三苯胺和苯并噻二唑的星型红光化合物的合成及性质研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（下册）[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 孙涛;双噻吩基苯并噻二唑和葫芦脲用作新型毛细管气相色谱固定相的色谱性能研究[D];北京理工大学;2015年

2 王守信;1，2，3-噻二唑衍生物的合成、表征及生物活性[D];天津大学;2011年

3 毛武涛;具诱导抗病活性的农药先导优化及生物活性[D];天津大学;2013年

4 张安将;均三唑并噻二唑和均三唑并噻二嗪型稠杂环化合物的合成及波谱研究[D];四川大学;2003年

5 陶永新;含卟啉及噻二唑基团的荧光聚合物的设计合成及其光学性能研究[D];苏州大学;2012年

6 申小清;噻二唑类及羧酸类配位化合物的合成、结构和性质研究[D];东北师范大学;2006年

7 陈春光;头孢唑兰及其中间体的合成[D];天津大学;2013年

8 刘随军;交叉结构共轭分子的合成、表征及光电性能研究[D];吉林大学;2011年

9 杜青山;新型植物抗病激活剂的创制、活性评价及传导过程初探[D];华东理工大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李莎;基于1,3,4-噻二唑的二硫醚衍生物的合成及其抗癌活性研究[D];天津理工大学;2015年

2 付小云;含有1，3，4-噻二唑的苯并异硒唑酮衍生物的合成及其抗癌活性的研究[D];天津理工大学;2015年

3 张贤;新型1,3,4-噻二唑酰胺类化合物的合成及生物活性研究[D];贵州大学;2015年

4 熊胜涛;1，3，4-噻二唑类基质金属蛋白酶抑制剂的合成及活性研究[D];南昌大学医学院;2015年

5 何磊恩;含嘧啶或噻二唑杂环的脲嘧啶类衍生物的合成及生物活性研究[D];华中师范大学;2013年

6 丛竹琳;新型噻二唑类酸洗缓蚀剂性能及作用机理研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2015年

7 李静;杂芳基脒配合物的合成与性能[D];苏州科技学院;2015年

8 庞素梅;溶剂调控的2,5位取代1,3,4-噻二唑激发态结构动力学研究[D];浙江理工大学;2016年

9 赵光伟;基于菲Up啉衍生物新型铼配合物合成及发光性能研究[D];辽宁科技大学;2016年

10 刘华;含硫并杂环化合物的合成及性质研究[D];湖北师范大学;2016年

  本文关键词：噻二唑类缓蚀剂的理论研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：503436