植酸鈣與氨基酸類(lèi)生物分子對(duì)金屬緩蝕性能的光譜電化學(xué)研究.pdf

1、金屬銅是一種重要金屬材料，具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、可焊接性和優(yōu)異的機(jī)械性能，并且性質(zhì)相對(duì)較穩(wěn)定使其被廣泛應(yīng)用到石油管道、海水管道、工業(yè)用水設(shè)備、海水淡化系統(tǒng)、熱循環(huán)系統(tǒng)和相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)中。通常情況下銅的耐蝕性較好，但是在極端環(huán)境下，尤其是在大量氯離子存在的情況下，金屬銅會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，給生產(chǎn)生活帶來(lái)巨大的損失甚至災(zāi)難。目前對(duì)于金屬銅的腐蝕有多種應(yīng)對(duì)措施，其中一種最有效的方法是使用有機(jī)化合物作為緩蝕劑。通常該類(lèi)化合物包含的N、S、O原子以

2、及芳環(huán)作為分子主要的吸附中心。然而，一些緩蝕劑價(jià)格相對(duì)昂貴，并且具有生物毒性，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一些危害。因此，環(huán)境友好型緩蝕劑成為未來(lái)研究發(fā)展的重點(diǎn)。
　　本文選用三種環(huán)境友好型緩蝕試劑研究了其對(duì)金屬的緩蝕。植酸鈣(Phytic acid calcium，簡(jiǎn)稱(chēng)PAC)是一種天然、無(wú)毒的有機(jī)磷酸類(lèi)化合物。廣泛存在于谷物種子內(nèi)。主要應(yīng)用于食品、油脂、醫(yī)藥和日用化工等行業(yè)。植酸鈣分子含有六個(gè)磷酸酯鍵，易與Zn2+，F(xiàn)e2+，Cu2+和Mg2+

3、等不同的金屬離子結(jié)合。L-甲硫氨酸（Methionine，簡(jiǎn)稱(chēng) L–MTI）是人體的必需氨基酸，可用于防治慢性或急性肝炎、肝硬化等肝臟疾病。N-(2-巰基丙?；?-甘氨酸（N-(2-Mercaptopropionyl)glycine，簡(jiǎn)稱(chēng) MPG）是一種新型含游離巰基的甘氨酸衍生物，可用于脂肪肝、酒精肝和重金屬的解毒。這兩種氨基酸的分子結(jié)構(gòu)中都含有–S–H、–N–H、 COO–官能團(tuán)，它們作為分子的吸附中心能夠與金屬離子較好的結(jié)合，因此

4、氨基酸及其氨基酸衍生物也是潛在的緩蝕劑。表面增強(qiáng)拉曼光譜(Surface Enhanced Raman Scattering，SERS)具有高靈敏度的表面效應(yīng)，能檢測(cè)吸附在金屬表面的單分子層或亞單分子層的分子，給出豐富的分子結(jié)構(gòu)信息，便于探討緩蝕劑分子與金屬之間的相互作用。本文利用拉曼光譜、電化學(xué)阻抗譜（EIS）、動(dòng)電位極化曲線(xiàn)、光學(xué)顯微鏡技術(shù)等技術(shù)探討了緩蝕劑分子在金屬表面的吸附行為和緩蝕性能的關(guān)系，運(yùn)用相關(guān)的計(jì)算公式計(jì)算出緩蝕效率并

5、對(duì)緩蝕機(jī)理進(jìn)行探討。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用植酸鈣作為緩蝕劑，金屬銅電極在植酸鈣溶液中，于不同的組裝條件下形成植酸鈣分子膜，采用電化學(xué)阻抗、極化和光譜方法系統(tǒng)的研究了在3 wt％ NaCl溶液中PAC分子膜在金屬銅電極上面的組裝條件，時(shí)間、濃度以及不同條件下的緩蝕效率。阻抗和極化曲線(xiàn)表明在3 wt% NaCl溶液，最佳組裝濃度和時(shí)間分別為10–3M、5h，最大緩蝕效率為92.5%。拉曼光譜表明植酸鈣分子以 P–O鍵 P=O

6、鍵吸附在金屬銅的表面，并且遵循 Langmuir等溫吸附。通過(guò)計(jì)算0adsΔG可知這種吸附是化學(xué)吸附。⑵采用3% NaCl溶液作為腐蝕介質(zhì)，研究了不同的pH、不同的組裝濃度的甲硫氨酸溶液對(duì)銅緩蝕性能影響。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)組裝濃度為10–2M，pH7時(shí)，具有最大的阻抗值、相角值和最小的腐蝕電流，甲硫氨酸對(duì)銅的緩蝕效率高達(dá)95%，并且緩蝕效率隨著濃度的增加而增加。結(jié)合拉曼光譜分析可知甲硫氨酸分子化學(xué)吸附在銅的表面。⑶探討了氨基酸衍生物MP