鹽酸介質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、油井酸化等化學及相關工業(yè)過程中，碳鋼極易發(fā)生腐蝕，這會對工業(yè)設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構，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)結構化合物，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構有一定的相關性。
　　本論文的主要工作如下:
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4、.電化學測試
　　采用極化曲線及電化學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構優(yōu)化