鹽酸介質(zhì)中唑類和喹啉衍生物對碳鋼的緩蝕性能研究.pdf

1、碳鋼具有優(yōu)良的機械性能、簡單的冶煉以及廉價等優(yōu)點，而廣泛應(yīng)用于機械制造、石油化工、建筑工業(yè)、國防等眾多行業(yè)中。然而在金屬酸洗、酸洗除垢、油井酸化等化學(xué)及相關(guān)工業(yè)過程中，碳鋼極易發(fā)生腐蝕，這會對工業(yè)設(shè)備安全引起潛在的危險，造成巨大的經(jīng)濟損失。添加緩蝕劑可以有效的抑制碳鋼腐蝕。其緩蝕抑制作用主要依賴于緩蝕劑的組成和結(jié)構(gòu)，緩蝕劑分子通常為含有π鍵或N、O、S、P等雜原子的雜環(huán)結(jié)構(gòu)化合物，在酸性媒介中對鋼的腐蝕有很好的抑制作用。其中N雜環(huán)系列緩

2、蝕劑因為具優(yōu)異的緩蝕性能而逐漸成為研究的熱點。唑類和喹啉衍生物是較易得到的N-雜環(huán)有機化合物，尤其是有不同取代基（甲基，巰基，氨基，苯基等）的唑類和喹啉衍生物，具有較高的緩蝕抑制作用，而被廣泛用于金屬腐蝕研究。
　　本論文選取了2-氨基苯并瞇唑(ABM)、2-氨基噻唑(AT)、2-氨基苯并噻唑(ABT)三種唑類化合物以及合成的喹啉衍生物（2-（喹啉-2-基）喹唑啉-4(3H)-酮）作為緩蝕劑，并用紅外光譜(FTIR)、核磁共振氫譜

3、(1HNMR)等測試方法對所合成的化合物進行了表征。以碳鋼為研究材料，運用動電位極化曲線法、電化學(xué)阻抗譜法(EIS)和表面分析法（掃描電子顯微鏡、X射線光電子能譜）對唑類和喹啉衍生物在1M HCl介質(zhì)中對碳鋼的緩蝕性能和吸附作用進行了研究。此外，采取量子化學(xué)計算法系統(tǒng)地探究了唑類和喹啉衍生物的緩蝕作用機制，一些量子化學(xué)計算參數(shù)說明了碳鋼的緩蝕性能與唑類和喹啉衍生物的分子結(jié)構(gòu)有一定的相關(guān)性。
　　本論文的主要工作如下:
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4、.電化學(xué)測試
　　采用極化曲線及電化學(xué)阻抗譜等測試方法研究了不同濃度的唑類和喹啉衍生物在1M HCl溶液中對碳鋼的緩蝕性能。研究結(jié)果表明，唑類和喹啉化合物在鹽酸溶液中都是良好的混合型緩蝕劑，且腐蝕過程主要受電荷轉(zhuǎn)移控制。此外，這些化合物在碳鋼表面的吸附遵循Langmuir吸附等溫線，屬于物理和化學(xué)兩種吸附共同作用。
　　2.表面分析
　　碳鋼試樣在沒有加入緩蝕劑及分別加入唑類(5mM)和喹啉(0.185mM)緩蝕劑的鹽

5、酸溶液中浸泡48h后，用掃描電子顯微鏡(SEM)對其表面腐蝕形貌進行觀察分析。結(jié)果表明，添加緩蝕劑后的碳鋼試樣表面腐蝕情況受到很大程度的抑制。另外，對加有喹啉衍生物緩蝕劑的碳鋼試樣進行了EDX能譜和X射線光電子能譜(XPS)分析，說明了緩蝕劑分子能夠吸附在碳鋼表面起到緩蝕作用。
　　3.量子化學(xué)計算
　　利用Gaussian09軟件包中的DFT/B3LYP方法，在6-311G*基組水平上對唑類和喹啉衍生物分子進行幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化