铜具有良好的机械、力学、电学及耐蚀性能,在机械、国防、电力、化学等工业领域获得了广泛的应用。但在某些环境下,如含氧的水、氧化性酸以及含Cl-、SO42-等离子的溶液中,铜依然会发生较严重腐蚀。添加缓蚀剂可以有效抑制铜的腐蚀,这种方法不改变金属的物理化学性质,而且经济速效,操作简便,在腐蚀防护领域得到广泛的应用。目前环境问题日益突出,人类环保意识逐渐增强,对缓蚀剂的开发和应用提出了新的要求,环境友好型缓蚀剂成为未来缓蚀剂的发展方向。嘌呤类物质不仅含有丰富N和π键,而且毒性小,可生物降解,易于合成,价格低廉,对其作为缓蚀剂的研究具有重要意义。本论文用传统电化学方法(动电位极化、电化学阻抗)辅以扫描电子显微镜研究了 0.5 M NaCl溶液和0.5 M Na2S04溶液中6-苄氨基嘌呤(6-BA)、6-氯鸟嘌呤(6-CG)、6-巯基嘌呤(6-MP)和腺嘌呤(AD)等四种嘌昤衍生物对铜腐蚀的抑制作用,分析了不同取代基对缓蚀性能的影响并讨论了原因。借助X射线光电子能谱分析了试样表面化学组成,提出了缓蚀剂吸附模型。用量子化学理论确定了缓蚀剂潜在吸附位点,分析了缓蚀性能与量子化学参数的关系。主要工作如下:1.电化学测试采用传统电化学方法(动电位极化、电化学阻抗)研究了 0.5 MNaCl溶液和0.5 MNa2S04溶液中6-BA、6-CG、6-MP和AD对铜的缓蚀作用,结果表明,这四种嘌呤衍生物均有良好的缓蚀性能。动电位极化实验结果显示,6-BA、6-CG、6-MP和AD同时明显降低了阴阳极的腐蚀电流密度,属于混合型缓蚀剂。电化学阻抗实验结果表明,这四种物质增加了表面膜的稳定性,抑制了铜的腐蚀。2.热力学计算进行0.5 MNaCl溶液中AD在铜表面的吸附等温式拟合,结果显示,该条件下AD的吸附符合Langmuir吸附等温式模型,是自发的过程,且物理吸附和化学吸附共同作用。3.表面形貌分析用SEM观察表面形貌并进行对比分析。结果发现,未添加缓蚀剂的试样表面发生了明显的全面腐蚀,产生了许多腐蚀产物,表面变得非常粗糙。而添加缓蚀剂的试样腐蚀轻微,表面有少量的腐蚀产物。说明缓蚀剂能够在铜表面成膜,抑制了铜的腐蚀。4.表面元素检测铜试样表面元素用XPS进行测试。全谱扫描结果显示,浸泡后试样表面有N,证明了缓蚀剂的存在。窄区扫描得到了试样表面的化学组成。此外,根据元素的化学位移,推测出了缓蚀剂的吸附模式,提出了吸附模型:6-CG和AD以平铺的形式吸附在铜表面;6-BA的嘌呤基体和氨基部分也是以平铺的形式吸附,但是苄基部分没有吸附,而是伸入到腐蚀介质中;6-MP通过S和咪唑环内-N=以一定角度吸附在铜表面。5.量子化学计算采用密度泛函理论(DFT),在6-311+G(d)基组下,通过Gaussian 03程序进行所有原子的理论计算,得到了相关的量子化学参数:分子优化结构及其骨架原子的Mulliken电荷分布、最高占据分子轨道能量(EHOMO)、最低未占据分子轨道能量(ELUMO)、能量差(△E)、分子偶极矩(μ)和电子转移数(△N)。确定了潜在的吸附位点,分析了缓蚀性能与量子化学参数的关系。