噻二唑衍生物对银的缓蚀性能研究

本文研究了主要成分为5-甲基-2-戊基二硫代-1,3,4-噻二唑的复配型缓蚀剂TSJ-T6,在浓度为5.0×10-5g/g的H2S中对银的缓蚀性能。通过增重实验、接触角分析、电化学极化曲线测试以及分子动力学模拟研究了该缓蚀剂的缓蚀效率及缓蚀机理。增重实验结果证明,缓蚀剂TSJ-T6对银片在H2S中的腐蚀具有良好的缓蚀效果,缓蚀剂浓度为2.5×10-5g/g时,缓蚀效率高达94.51%。接触角分析结果表明,该缓蚀剂分子在银片和腐蚀液的界面形成了一层疏水保护膜。极化曲线结果表明,缓蚀剂TSJ-T6的存在降低了阴、阳极的塔菲尔斜率,为混合型缓蚀剂;同时,该缓蚀剂的存在显著降低了腐蚀电流密度,表明该缓蚀剂对银片在H2S中的腐蚀有良好的缓蚀效果。分子动力学模拟表明,缓蚀剂分子通过噻二唑环和链上的硫、氮原子吸附在银表面,烷基链则以一定角度指向溶液。     

噻二唑型缓蚀剂对银片的缓蚀性能

采用增重法和金相显微技术,研究了不同浓度的沉降硫-石油醚溶液对银片的腐蚀作用,以及噻二唑型缓蚀剂TSJ-T6在不同浓度、不同温度下的缓蚀效率。 研究表明,TSJ-T6缓蚀剂对银片具有很好的缓蚀性能,且随着缓蚀剂浓度的增加,缓蚀效率也随之提高,当缓蚀剂浓度达到10.0 μg/g时,缓蚀效率达到94.37%。 经过吸附等温线拟合,得到缓蚀剂TSJ-T6在银片表面的缓蚀符合Langmuir吸附等温式,吸附过程为放热反应过程。     

两种噻二唑衍生物对铜缓蚀性能的研究

通过电化学测试和分子动力学模拟研究了5-巯基-2-氨基-1,3,4噻二唑(AMT)和5-甲基-2-氨基-1,3,4噻二唑(MATD)在硫-乙醇溶液中对金属铜的缓蚀性能。电化学测试表明,缓蚀剂的加入有效降低了铜电极的腐蚀电流密度,抑制了铜电极的腐蚀,两种缓蚀剂的缓蚀效率为AMTMATD。量化计算和分子动力学模拟得到了缓蚀剂分子的活性位点和在铜(111)面的吸附形态。两种缓蚀剂的缓释效率的理论评价与电化学测试结果相一致。     

2,5-二芳基-噻二唑的合成及其缓蚀性能研究

合成了四种噻二唑衍生物:2,5-二苯基-1,3,4-噻二唑(DPTD),2,5-二(2-羟基苯)-1,3,4-噻二唑(2-DHPTD),2,5-二(3-羟基苯)-1,3,4-噻二唑(3-DHPTD)和2,5-二(4-羟基苯)-1,3,4-噻二唑(4-DHPTD)。采用Tafel极化测试、电化学阻抗谱(EIS)和扫描电子显微镜(SEM)研究了噻二唑衍生物在50 mg·L-1硫-乙醇体系中对银的缓蚀作用。实验结果表明:添加缓蚀剂后,银片腐蚀得到抑制,且缓蚀效率大小顺序为:[DPDT][2-DHPDT][3-DHPDT][4-DHPDT]。通过量子化学计算和分子动力学模拟进一步研究了四种噻二唑衍生物的缓蚀机理,理论计算结果与实验结果一致。     

5-苯基-1H-四氮唑对铜片缓蚀性能的研究

通过金相显微镜和接触角测试研究了5-苯基-1H-四氮唑在硫-乙醇体系中对铜的缓蚀性能。结果显示,缓蚀剂可以在铜片表面形成疏水性保护膜,有效抑制了铜片的腐蚀。电化学测试表明,当缓蚀剂浓度为70 mg/L时缓蚀效率达到87%,对铜电极有明显的缓蚀作用。通过量子化学密度泛函理论研究了缓蚀剂分子结构与缓蚀性能的关系,分析了缓蚀剂分子的活性位点。通过分子动力学模拟研究了缓蚀剂分子在Cu的(111)表面的吸附行为。     

苯并咪唑类缓蚀剂缓蚀性能的理论评价

采用量子化学计算和分子动力学模拟相结合的方法, 对2-巯基苯并咪唑(A)、2-氨基苯并咪唑(B)、2-甲基苯并咪唑(C)和苯并咪唑(D)等四种缓蚀剂抑制HCl对碳钢腐蚀的性能进行理论评价, 并对其缓蚀机理进行分析. 全局活性指数的计算表明, 四种分子中, 2-巯基苯并咪唑分子具有最强的反应活性; 对于其他三种分子, Fukui指数和全电子密度分布指出, 2-氨基苯并咪唑具有两个亲电攻击中心, 可在金属表面形成双中心吸附, 其缓蚀性能应优于2-甲基苯并咪唑和苯并咪唑; 缓蚀剂分子与三层铁原子表面相互作用的分子动力学模拟进一步确认2-甲基苯并咪唑比苯并咪唑在金属表面吸附更稳定. 综合量子化学计算和分子动力学模拟的计算结果, 四种缓蚀剂分子缓蚀效率的顺序应为A>B>C>D, 缓蚀性能的理论评价结论与实验结果相吻合.     

硫、氮杂环类衍生物对铜缓蚀性能的研究

采用电化学测试技术和分子动力学模拟相结合的方法研究了5-巯基-1-甲基四唑(MMT)和1-(2-二甲基氨基乙基)-1H-5巯基四氮唑(MTZ)2种四氮唑化合物在1mol/L HCl溶液中对铜的缓蚀性能。电化学结果表明,缓蚀剂的加入可以有效降低铜电极的腐蚀电流密度,提高铜的耐腐蚀性能,且2种缓蚀剂的缓蚀效率为MTZMMT。量化计算和分子动力学模拟结果表明,两种缓蚀剂均以平行于铜表面的方式吸附在金属表面,并且MTZ比MMT具有更强的反应活性和更稳定的吸附性能。两种缓蚀剂的缓蚀效率的理论评价与实验结果相一致。     

N,N-二羟乙基-(5'-甲基-[1,3,4]噻二唑-2'-硫-)-羰基乙酰胺的合成及其缓蚀性能

以5-甲基-2-巯基~(-1),3,4-噻二唑、二乙醇胺和丙二酸为原料,经两步反应合成了N,N-二羟乙基-(5'-甲基-[1,3,4]噻二唑-2'-硫-)-羰基乙酰胺(2b),其结构经1H NMR和IR确证。采用电化学技术对2b的防腐蚀性能进行测试。测试结果表明:当缓蚀剂的浓度达到40μg·m L~(-1)时,不锈钢和不锈钢/缓蚀剂的混合体系在25℃于1.0 mol·L~(-1)盐酸溶液中的其自腐蚀电位为-0.505 V,腐蚀电流为0.81μA·cm-2。     

2,5-二苯腙基-1,3,4-噻二唑类化合物的合成及抗腐蚀性能研究

以2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑为原料, 与水合肼反应制得2,5-二肼基-1,3,4-噻二唑, 再将其与取代苯甲醛缩合, 得到了6种新的2,5-二苯腙基-1,3,4-噻二唑类化合物, 其结构经元素分析、红外、¹H NMR及质谱等方法所证实. 6种噻二唑衍生物对喷气燃料银片腐蚀有一定的抑制作用.     

PCB酸性蚀刻液中缓蚀剂对厚铜线路制作的影响

以2-巯基苯并噻唑(2-MBT)、 苯并三氮唑(BTA)和苯氧基乙醇(MSDS)作为缓蚀剂, 研究了其加入在酸性蚀刻液后对PCB厚铜线路的缓蚀效果。通过接触角测试、电化学测试和蚀刻因子得出缓蚀状态,并结合扫描电子显微镜观察铜表面形貌。通过分子动力学计算和量子化学模拟分析缓蚀剂在铜表面的吸附机理。结果表明,2-MBT + MSDS与BTA + MSDS的分子结构可有效地平行吸附在铜表面,且吸附能高于单一缓蚀剂。加入了2-MBT + MSDS的蚀刻液,对厚度约为33 μm铜线路进行刻蚀,铜线路的蚀刻因子提高到6.59,可有效应用于PCB厚铜线路制作。     

噻唑类缓蚀剂与青铜器表面粉状锈相互作用的理论研究

利用密度泛函(DFT)、概念DFT和自然键轨道理论(NBO)分析了3种常见的噻唑类缓蚀剂5-氨基-2-巯基-1,3,4-噻二唑(AMT)、3-氨基-5-巯基-1,2,4-三氮唑(ATA)和5-乙酰氨基-2-巯基-1,3,4-噻二唑(MAcT)及其与青铜器表面粉状锈中CuCl2作用后形成配合物X(X=Ⅰ-Ⅲ)的结构和反应性能.通过计算研究发现,AMT的缓蚀活性最强,与CuCl2之间的相互作用能最大,所形成配合物Ⅰ的二级稳定化能Eij(2)为603.37kJ·mol-1,并且配合物Ⅰ的反应活性最强,相互间形成聚合物的可能性最大.     

L-蛋氨酸对预腐蚀Q235碳钢缓蚀性能的分子动力学研究

采用失重法、密度泛函理论和分子动力学模拟研究了预腐蚀对L-蛋氨酸在60℃、1M的HCl溶液中对Q235碳钢的影响和缓蚀剂的缓蚀机理。结果表明:预腐蚀作用降低了L-蛋氨酸对Q235碳钢缓蚀作用,缓蚀率下降15%。密度泛函理论和分子动力学模拟结果表明,羧基上的氧原子带有明显的负电荷能够吸附到金属表面形成缓蚀剂膜,发挥缓蚀作用,为成膜缓蚀机理。L-蛋氨酸在没有预腐蚀的Q235碳钢表面吸附分子数为24时,缓蚀剂膜最致密。而L-蛋氨酸在预腐蚀后的Q235碳钢表面吸附时的吸附能显著降低,缓蚀剂在碳钢表面的分布密度也明显下降,这很好解释了预腐蚀作用降低了缓蚀剂缓蚀率的实验结果。本文的研究结果对缓蚀剂的研究和实际应用具有一定的指导意义。     

AMT在青铜-柠檬酸体系中的缓蚀行为及其机理

用电化学方法、红外反射光谱法研究AMT(2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑)在青铜 -5％柠檬酸体系中的缓蚀行为和机理.结果表明,AMT能有效抑制青铜在柠檬酸中的腐蚀,属 混合型缓蚀剂.红外反射光谱表明,膜的最外层结构为Cu(Ⅰ)AMT,AMT中-NH2参与一价铜的络 合反应,环上离氨基最近的N参与配位. 缓蚀机理归因于成相膜的形成.     

咪唑啉缓蚀剂在Fe(001)表面吸附行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了5种不同烷基链长的咪唑啉类缓蚀剂在Fe(001)表面的吸附行为和成膜机制,并对其缓蚀机理进行了深入分析.研究结果表明:咪唑啉分子的极性头基会吸附在金属表面上,而烷基碳链则背离金属表面,并通过自身的扭转形变实现稳定吸附;随着烷基链长的增加,缓蚀剂与金属基体的结合强度逐渐增加,所形成缓蚀剂膜的致密性也逐渐增大;致密的缓蚀剂膜能有效地阻碍腐蚀介质向金属表面扩散,从而达到延缓金属腐蚀的目的.5种缓蚀剂缓蚀性能的理论评价结果与实验结果吻合.     

离子液体[Bmim]Cl在H2SO4中对Q235钢的缓蚀实验和理论分析

探究1-丁基-3-甲基-咪唑氯盐([Bmim]Cl)在H_2SO_4介质中对Q235钢的缓蚀性能,解决酸性环境在金属表面造成的腐蚀危害。采用静态缓蚀失重法、电化学法分析了不同浓度[Bmim]Cl对Q235钢的缓蚀性能。Q235钢表面形貌特征以及吸附行为分别采用了扫描电子显微镜(SEM)及吸附等温模型进行了分析。采用理论模拟计算分析了缓蚀剂分子在碳钢表面的缓蚀机理。结果表明,[Bmim]Cl为阴极主导的混合型缓蚀剂,随[Bmim]Cl浓度的增加,缓蚀效果越好,当[Bmim]Cl浓度为0.6 mol·L~(-1)时,缓蚀效率可达91%以上,等温吸附模型证明缓蚀剂分子可自发吸附在金属表面,符合Langmuir等温线。[Bmim]Cl通过化学键与Q235钢表面结合形成了以咪唑杂环为吸附中心、稳定化学吸附的单分子吸附层,且[Bmim]~+平行吸附于表面达到防腐蚀效果。[Bmim]Cl是一种性能优异的防腐蚀剂,能有效预防Q235钢在H_2SO_4介质中的腐蚀。     

具有表面活性的杂环缓蚀剂的合成及性能评价

以2-氨基苯并咪唑、氰尿酰氯、正己胺以及N,N-二甲基-1,3-丙二胺为原料,合成一种具有表面活性的杂环类缓蚀剂。通过测定含不同浓度缓蚀剂的盐酸溶液的表面张力来研究其表面性能。采用失重法和动电位极化及电化学阻抗谱方法考察了其与2-氨基苯并咪唑在盐酸介质中对碳钢的缓蚀行为,并通过扫描电镜观察了腐蚀碳钢试片的外貌形态。结果表明,表面活性以及多活性吸附中心的引入提高了缓蚀剂在碳钢表面的吸附能力,合成的缓蚀剂的缓蚀性能比2-氨基苯并咪唑有显著提高。在实验范围内,缓蚀剂的缓蚀效率随浓度增大而提高,电化学测试表明其为一种混合型缓蚀剂。     

新型咪唑啉缓蚀剂缓蚀性能的理论与实验研究

采用量子化学计算与分子动力学模拟相结合的方法, 对1-(2-氨基-硫脲乙基)-2-十五烷基咪唑啉(A)、1-(2-甲基-硫脲乙基)-2-十五烷基咪唑啉(B)、1-(2-苯基-硫脲乙基)-2-十五烷基咪唑啉(C)三种新设计的咪唑啉类缓蚀剂抑制H₂S, CO₂腐蚀的缓蚀性能进行了理论研究, 并通过失重法和电化学极化曲线法进行了实验验证. 理论计算结果表明, 三种分子都具有较强的反应活性, 反应活性区域集中在咪唑环和亲水支链上, 其中C分子的反应活性最强|与金属表面发生吸附时, 分子上的咪唑环和亲水支链上的极性官能团优先吸附, 分子在Fe表面的吸附稳定性按C, A, B的顺序逐渐减弱. 失重法和电化学极化曲线法实验结果显示, 三种缓蚀剂在H₂S, CO₂共存的腐蚀介质中对Q235钢均具有良好的缓蚀作用, 最高缓蚀效率都在87%以上. 三种新型缓蚀剂的缓蚀效率大小顺序为: C＞A＞B, 理论分析与实验结果相吻合.     

SDBS与HA缓蚀剂复配的实验与理论研究

通过静态失重法研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)与六亚甲基四胺(HA)在盐酸溶液中对Q235钢的协同缓蚀效应, 并采用分子动力学模拟从缓蚀剂膜抑制腐蚀粒子扩散的角度对其缓蚀机理进行分析. 结果显示: SDBS和HA单独使用时, 最高缓蚀效率分别为82.82%和79.46%, 复配后最高缓蚀效率可达到92.78%; 与两种缓蚀剂单独使用时相比, SDBS与HA复配后缓蚀剂膜体系中的自由空间明显下降, 削弱了膜内缓蚀剂分子的自扩散能力, 腐蚀粒子在缓蚀剂膜携带下的被动迁移也随之减弱; SDBS与HA复配能更有效抑制腐蚀粒子在缓蚀剂膜中的扩散, 也就是说复配后的缓蚀剂具有更好的缓蚀性能.     

In(OTf)3催化下水相合成2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-5-[(5-烷硫基-1,3,4-噁二唑-2-基)硫甲基]-1,3,4-噻二唑类衍生物

以2-巯基-5-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3,4-噻二唑为原料,经醚化、酰肼化、闭环、硫醚化四步反应合成了10个2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-5-[(5-烷硫基-1,3,4-噁二唑-2-基)硫甲基]- 1,3,4-噻二唑类衍生物。通过元素分析、IR、MS、1H NMR和 13C NMR对目标化合物进行了表征。采用In(OTf)3催化下40 oC水相合成目标化合物,具有反应条件温和、合成收率高、催化剂可循环使用等特点。     

碱性溶液中苯甲酸抗坏血酸酯对钢筋的缓蚀行为

合成了一种苯甲酸抗坏血酸酯(AB), 利用腐蚀电化学和表面分析技术, 在含3.5% NaCl的饱和Ca(OH)₂溶液中研究了化合物对钢筋的缓蚀性能, 结合量化计算和分子动力学模拟对其在铁表面的吸附行为和缓蚀作用机理进行了分析讨论. 结果表明, AB的添加可有效降低钢筋的腐蚀电流密度, 提高钢筋的耐蚀性能, 表明缓蚀剂对Cl^－引起的钢筋腐蚀具有良好的抑制作用, 为阴极型缓蚀剂. 化合物通过吸附和与铁离子形成不溶性络合物, 可在钢筋表面形成一层保护膜, 进而阻碍介质中Cl^－与金属表面的接触, 且吸附符合Langmuir等温吸附规律. 量化计算和分子模拟结果证明, 分子中内酯五元环和苯环既是亲核反应活性中心, 也是亲电反应中心, 化合物通过与铁原子间的共价键合而以平行于铁表面的方式吸附在金属表面.