论文部分内容阅读
金属在储存及使用中很容易遭到腐蚀。金属腐蚀轻则造成损失,重则发生严重的事故。铜及铜合金广泛应用于各个领域,因此对铜腐蚀的行为以及铜腐蚀的防护进行研究是十分必要的。本文研究了噻唑型席夫碱缓蚀剂对铜的缓蚀性能及构效关系,主要研究内容如下:1.非烃基芳香醛-噻唑席夫碱(A1、A2、A3、A4)的合成、表征以及在3.5%NaCl水溶液中对铜的缓蚀性能。合成了四种席夫碱:2-氨基噻唑缩水杨醛(A1)、2-氨基噻唑缩香草醛(A2)、2-氨基噻唑缩对羟基苯甲醛(A3)和2-氨基噻唑缩邻香兰素(A4)。采用自组装方法在铜电极表面制备缓蚀剂膜,并通过电化学方法研究了缓蚀剂对铜在3.5%NaCl水溶液中的缓蚀性能。席夫碱A1最佳组装条件为:25°C,10 mmol/L组装液中组装4 h;席夫碱A2最佳组装条件为:25℃,15 mmol/L组装液中组装6 h;席夫碱A3最佳组装条件为:25°C,20 mmol/L组装液中组装6 h;席夫碱A4自组装膜最佳组装条件为:25℃,20 mmol/L组装液中组装12 h。通过对稳态极化曲线的实验结果的解析,A1、A2的阴阳极腐蚀电流均有所降低,表明缓蚀剂可以明显地遏制了铜的腐蚀,且缓蚀效率A2>A1;对于A3和A4,阳极极化区域腐蚀电流密度均降低,阴极极化电流增加,表明自组装膜抑制了铜的阳极过程。通过对电化学阻抗谱的解析,四种缓蚀剂在铜表面形成的膜层明显增大了溶解氧在铜表面还原的电荷传递过程,但A3、A4的缓蚀性能较A1、A2差。2.烃基芳香醛-噻唑席夫碱(B1、B2、B3)的合成、表征以及在3.5%NaCl水溶液中对铜的缓蚀性能。合成了三种席夫碱:2-氨基噻唑缩对甲基苯甲醛(B1)、2-氨基噻唑缩4-乙基苯甲醛(B2)和2-氨基噻唑缩枯茗醛(B3)。席夫碱B1最佳组装条件为:25°C,15 mmol/L组装液中组装12 h;席夫碱B2最佳组装条件为:25℃,15 mmol/L组装液中组装6 h;席夫碱B3最佳组装条件为:25℃,10 mmol/L组装液中组装4 h。经过处理的铜电极阴极区电流明显下降,阳极区电流变化不大。三种缓蚀剂在铜表面形成的膜明显增大了溶解氧在铜表面还原的电荷传递过程,缓蚀效率B1>B2>B3。3.烃基芳香醛-苯并噻唑席夫碱(C1、C2、C3)的合成、表征以及在3.5%NaCl水溶液中对铜的缓蚀性能,并与B1、B2、B3对比。合成了三种席夫碱:2-氨基苯并噻唑缩对甲基苯甲醛(C1)、2-氨基苯并噻唑缩4-乙基苯甲醛(C2)和2-氨基苯并噻唑缩枯茗醛(C3)。经过处理的铜电极阴极电流均下降,阳极电流变化不大,表明三种席夫碱明显遏制了电极的阴极反应过程。三种缓蚀剂在铜表面形成的膜层明显增大了溶解氧在铜表面还原的电荷传递过程,缓蚀效率C2>C1>C3。4.运用Materials Studio软件中的Dmol~3模块对实验中所有缓蚀剂分子的分子轨道参数进行计算,然后运用密度泛函理论对分子的前线轨道能量以及分子中原子的电荷分布进行了计算,得到了缓蚀剂分子的HOMO、LUMO分布图、电荷分布以及前线轨道能量。取代基供电性越强,席夫碱中-C=N-基团和噻唑环上的N原子静电势越负,当噻唑环上引入苯环后形成新共轭体系时,前线轨道能量差值ΔE变小,理论上更容易参与配位成键。