硫酸介質(zhì)中苯并咪唑及其衍生物對碳鋼的緩蝕性能研究.pdf

1、Q235鋼是一種在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用廣泛的金屬材料，本論文研究Q235鋼在酸性介質(zhì)中的腐蝕行為及緩蝕劑對其腐蝕過程的影響，可為實(shí)際應(yīng)用中篩選緩蝕劑的可行性提供理論依據(jù)。隨著對環(huán)境保護(hù)的要求的提高，開發(fā)和研究經(jīng)濟(jì)高效、環(huán)保型緩蝕劑已成為當(dāng)前緩蝕研究的重要課題。
　　苯并咪唑類化合物作為常見的酸洗緩蝕劑，具有高效、低毒和易降解的優(yōu)點(diǎn)。本論文篩選了四種取代基不同的苯并咪唑類緩蝕劑，通過電化學(xué)測試、失重測試、表面形貌分析和量子化學(xué)計(jì)算等分析方

2、法研究了四種物質(zhì)對0.1M H2SO4溶液中Q235鋼緩蝕性能的影響。其中選取的四種緩蝕劑分別為苯并咪唑、2-氨基苯并咪唑、2-苯基苯并咪唑、奧美拉唑，它們均具備較好的熱穩(wěn)定性，低毒，無刺激性氣味，且結(jié)構(gòu)中具有不飽和鍵、苯環(huán)及含N、S等原子的官能團(tuán)。不同取代基的苯并咪唑類衍生物在金屬表面具有不同吸附能力，因此，可以通過選擇合適的取代基來提高化合物的緩蝕性。本論文主要研究成果如下：
　　(1)交流阻抗實(shí)驗(yàn)的測試結(jié)果顯示，電荷轉(zhuǎn)移電阻

3、 Rct隨著加入的緩蝕劑濃度的增加而增大，緩蝕效率逐漸升高，而界面雙電層電容Cdl則相應(yīng)地減小,這是由于擁有較小的介電常數(shù)和較大的體積的苯并咪唑類緩蝕劑分子取代了吸附在碳鋼表面的水分子，且形成了一層吸附膜，從而有效地阻止了硫酸對碳鋼的腐蝕。動電位極化曲線的測試結(jié)果顯示，隨著緩蝕劑的加入，腐蝕電流密度Icorr明顯減小，說明在硫酸介質(zhì)中所添加的緩蝕劑能夠有效地抑制Q235鋼的腐蝕。通過電化學(xué)測試所得的結(jié)果與失重測試具有較好的一致性。

4、>　　(2)苯并咪唑緩蝕劑是吸附型緩蝕劑，覆蓋度θ是研究其吸附行為的重要參數(shù)。在298K時，四種有機(jī)緩蝕劑在Q235鋼表面的吸附均服從Langmuir吸附模型。根據(jù)吸附過程的吉布斯自由能△Gads值，可以判斷緩蝕劑分子在碳鋼表面的吸附均為自發(fā)進(jìn)行過程，并且是物理吸附和學(xué)吸附共同作用的結(jié)果。
　　(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，苯并咪唑類緩蝕劑在0.1M H2SO4溶液中對Q235鋼均有一定的緩蝕作用，當(dāng)取代基不同時，其分子呈現(xiàn)不同的緩蝕效率。

5、其中奧美拉唑在濃度為1×10-3M左右時，達(dá)到最高緩蝕效率約為98％。綜合分析得出四種有機(jī)緩蝕劑緩蝕性能排序?yàn)椋簥W美拉唑＞2-苯基苯并咪唑＞2-氨基苯并咪唑＞苯并咪唑。
　　(4)利用量子化學(xué)方法計(jì)算了四種緩蝕劑分子的特征參數(shù)，由量化參數(shù)與緩蝕性能的關(guān)系，進(jìn)而分析了苯并咪唑及其衍生物緩蝕性能與其分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。結(jié)果表明，分子的最高占據(jù)軌道能量 EHOMO越大，苯并咪唑類緩蝕劑的緩蝕作用越強(qiáng)，而分子能帶（ΔE=ELUMO?EHOMO