两种含氯介质中多潘立酮对紫铜的缓蚀性能研究

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铜具有优异的综合性能,其应用遍及国民经济的各个领域,从日常生活到交通运输、机械、建筑工业、化工、尖端科学技术和国防工业,都发挥着举足轻重的作用。但在恶劣的环境中,例如在含有氯离子的溶液中,铜则会发生强烈的腐蚀。有关铜缓蚀剂的研究报道已有很多,但多为苯并三氮唑类物质,此类缓蚀剂较为昂贵,且可能对水体环境造成污染。因此,为利于环境保护,减小资源消耗,近年来探索新型的、环境友好型的绿色缓蚀剂获得了国内外学者的关注,成为了腐蚀研究工作中的重要课题。本论文以紫铜为研究对象,通过失重测试、电化学测试、表面形貌的表征以及分子模拟技术等,研究了多潘立酮对紫铜在两种含氯介质中的缓蚀性能,并探讨了其缓蚀机理。主要研究工作如下:1)氯化钠介质中多潘立酮对紫铜的缓蚀性能研究以多潘立酮分子为研究对象,采用失重法和电化学方法,研究了多潘立酮对紫铜在3.5%NaCl介质中的缓蚀性能。对动电位极化曲线和电化学交流阻抗谱(EIS)进行数据分析,结果表明多潘立酮对紫铜在3.5%NaCl溶液中有优异的缓蚀效果,在多潘立酮浓度为20mg L-1时,其缓蚀效率最高达到94.2%;添加缓蚀剂前后,自腐蚀电位明显正移,变化范围大于85mV,说明在该研究体系多潘立酮为阳极型缓蚀剂。采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析了紫铜的表面形貌,结果表明多潘立酮缓蚀剂的加入能够有效地保护铜表面。通过量子化学计算得到了多潘立酮分子的一些量化参数,分析了其可能与铜表面发生吸附行为的活性点位。利用计算机进行分子动力学模拟,得到了多潘立酮分子在铜表面的吸附模型,为实验结果提供了理论支持。本文还研究了多潘立酮的缓蚀效率与温度的关系,结果显示,随着温度升高,缓蚀效率降低。最后通过对几种常用的吸附等温式进行拟合,结果表明多潘立酮在紫铜表面的吸附行为符合Langmuir吸附等温模型。2)盐酸介质中多潘立酮对紫铜的缓蚀性能研究采用失重法和电化学方法,研究了多潘立酮对紫铜在1M HCl介质中的缓蚀效率。失重实验结果表明多潘立酮的加入能够有效地抑制紫铜的腐蚀。动电位极化曲线和EIS数据分析表明多潘立酮在1M HCl介质中对紫铜具有一定的缓蚀效果,但并不理想,缓蚀效率最高仅为79.15%,对应多潘立酮添加浓度为20mg L-1;添加多潘立酮前后,自腐蚀电位变化不明显,说明多潘立酮在该研究体系中表现为混合型缓蚀剂。在该体系中多潘立酮的缓蚀效率与温度的关系研究显示,随着温度升高,缓蚀效率降低。通过对吸附等温式进行拟合,结果表明在1MHCl体系中多潘立酮在紫铜表面的吸附行为符合Langmuir吸附等温模型。
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